预制孔几何参数对盘形刀盘侵岩力学特性影响试验研究

摘要

为研究预制孔几何参数对盘形刀盘侵岩力学特性的影响规律，采用室内试验与数值模拟相结合的方法，对含不同几何参数预制孔试件开展了盘形刀盘双轴侵岩力学试验，分析了侵入力、侵入能耗和侵入难度系数随孔排列方式、孔角度与孔深度的变化特征，研究了裂纹时空演化过程，揭示了预制孔诱导裂纹扩展路径的作用机理。研究结果表明：与完整试件相比较，排间距和孔间距的变化会明显影响侵岩效果，大排间距(4,5 mm)和小孔间距(1 mm)效果显著优异；含孔试样的最大侵入力、侵入能耗、侵入难度系数随角度的减小而明显的降低；孔深度越大，其能够降低最大侵入力的效果逐渐减弱；试件的主要裂纹演化顺序为剪切裂纹→混合裂纹→张拉裂纹；预制孔有较为明显引导裂纹扩展路径的作用，通过优化预制孔参数可加快破岩进程。当预制孔角度较大时，其在中轴线附近向下扩展的裂纹越长；当预制孔角度较小时，裂纹能够快速扩展至孔洞底部，使裂纹局限于孔洞之间，破坏更为充分。研究成果可为预破坏辅助盘形滚刀侵岩、减少刀盘磨损提供技术支持。

关键词

预制孔 / 几何参数 / 力学特性 / 裂纹扩展 / 数值模拟