冲击荷载下磁铁矿动力学特性及破坏特征研究

摘要

为探究磁铁矿开采过程中爆破破岩的能量演化及破坏形态规律，减少爆破扰动对矿柱及围岩稳定性的影响，采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对磁铁矿试样开展多级强度冲击试验，以动态峰值抗压强度、破坏形态、破碎尺寸和能量耗散密度为切入点，分析磁铁矿的动力学响应特征及各动力学参数的应变率效应。研究结果表明：磁铁矿的动态峰值抗压强度和能量耗散密度随应变率增大呈指数增长，破碎尺寸随应变率增大呈指数下降，具有明显的率相关性；磁铁矿的破坏过程分为裂隙压密阶段—弹性变形阶段—破碎阶段，动态强度增强因子DIF值随应变率的增大而增大；磁铁矿试样的破坏模式主要以劈裂破坏为主，随着应变率的增大，裂隙间的相互作用愈加明显，破坏模式从劈裂破坏转为压碎破坏。因此，在满足破碎块度要求的前提下，采用爆破破岩方式开采磁铁矿时应综合考虑冲击强度与能量耗散，以改善磁铁矿石破碎效果，论文研究成果可为磁铁矿精细化破岩、安全高效开采提供理论支撑。

关键词

磁铁矿 / 分离式霍普金森压杆(SHPB) / 动态峰值抗压强度 / 破坏形态 / 能量耗散 / 应变率效应

基金资助

国家自然科学基金(52174087)硬石膏矿空区群灾变链断链控制及精细化开发时空原理研究