磨料水射流岩石切割机理与应用

摘要

本文针对煤矿开采中的坚硬顶板、锚杆支护顶板放顶难、以及安全切割作业在井下及巷道工程中的重要性，对无火花、无发热安全切割技术开展研究。基于磨料水射流原理，研制了锚杆及岩石井下便携式切割样机、应用FLUENT流场模拟软件对水射流系统进行了流场数值模拟、进行了磨料射流切割锚杆与岩石的实验研究。流场数值模拟得到了磨料罐的最佳结构及磨料射流喷头中的速度分布规律。切割实验表明：锚杆切割在射流压力35MPa、靶距为2 mm时，有最大切割速度1 mm/s，切割深度为28 mm，长度60 mm，切割单根锚杆的时间为1分钟。在射流压力40 MPa，切割深度为60 mm时，花岗岩的切割速度为0.83 mm/s。磨料射流可实现无火花高效安全切割岩石与锚杆。