煤岩体水射流破碎机理

常宗旭¹，郤保平³，赵阳升³，赵隆茂⁴

(1.太原理工大学机械工程学院,山西太原030024;
2.太原理工大学应用力学研究所,山西太原030024;
3.太原理工大学采矿工艺研究所,山西太原,030024;
4.太原理工大学应用力学研究所,山西太原,030024)

摘要:假设非均质岩体微元的弹性模量和抗压强度均服从Weibull分布,用愈渗理论推导了非均质岩体的水射流破坏准则和水射流破碎非均质岩体的门槛压力;数值模拟了水射流在非均质煤层中的连续钻孔过程;并进行了水射流的破煤实验.研究表明,在水射流作用下,煤岩体中强度较弱的一系列微元首先破坏,形成裂隙.进入裂隙空间的水射流对裂隙发生的水楔作用,使裂隙尖端产生拉应力集中,导致裂隙迅速发展和扩大,裂隙与裂隙连通后使得大块的煤岩体脱落,形成破碎坑.当水射流压力为60 MPa时,煤体破碎距离达到0.5 m以上.

关键词:水射流破岩; 破坏准则; 裂隙发展; 门槛压力; 钻孔; 有限元模拟;

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