一种高应力条件下旋转切削破岩试验台及试验方法技术

本申请涉及岩石破碎试验技术的领域，尤其涉及一种高应力条件下旋转切削破岩试验台及试验方法，包括：固定盒，用于存放岩石试样；应力施加机构，对应设置于固定盒的各竖直侧，用于对岩石试样各竖直侧施加推力；升降旋转机构，设置于固定盒上方，可竖直升降并原位旋转；切削机构，固定于升降旋转机构的下侧，用于对岩石试样进行切削。本申请具有了能够准确模拟岩体所处的高应力条件，然后对其进行与现场一致的切削旋转破岩试验，复现实际工况破岩，以补充对深部岩体高应力条件下的破碎机理研究的效果。的效果。的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种高应力条件下旋转切削破岩试验台及试验方法


[0001]本申请涉及岩石破碎试验技术的领域，尤其是涉及一种高应力条件下旋转切削破岩试验台及试验方法。

技术介绍

[0002]赋存在地层深部的矿岩，其自身所具备的地应力特征较浅层地层截然不同，深部矿岩赋存应力条件是影响岩体自身物理力学性质、破碎机理的主导因素之一，现有掘进设备在对深部矿岩进行开挖或进行开采时，存在刀具磨损严重、破岩效率低下及产生粉尘量大等问题，大大降低了掘进效率及设备使用寿命，导致经济效益低。如何能够实现深部坚硬矿岩的高效安全经济破碎已成为目前深部资源开发的关键问题和难点。为达到该目的，首先要对岩体或矿体的物理力学性质及破碎机理进行充分认知的基础上，然后进行掘进设备的选型及相应参数设计，以求实现降低开挖设备的损耗、提高掘进机效率，达到经济高效的目的。
[0003]目前试验室制备的岩石试样处于无应力条件，其自身的物理力学特征与深部岩体截然不同，现有的截齿破岩试验台以受限应力条件或无应力条件为主，其破碎机理与深部岩体存在一定差异，无法直观的反映深部岩体的破碎特性及破碎机理，对掘进机掘进高应力条件下的岩体不具备指导意义，因此准确模拟岩体所处的高应力条件，然后对其进行与现场一致的切削旋转破岩试验，复现实际工况破岩，能够对掘进设备的选型、参数设计、深部岩体破碎机理的相关研究起到推动作用。
[0004]针对目前对于高应力条件的岩体切削破碎试验设备少之又少，面对深部矿体所处的应力条件无法重现，因此亟需提供一种高应力岩体旋转切削破岩方案，能够准确模拟岩体所处的高应力条件，然后对其进行与现场一致的切削旋转破岩试验，复现实际工况破岩。

技术实现思路

[0005]为了能够准确模拟岩体所处的高应力条件，然后对其进行与现场一致的切削旋转破岩试验，复现实际工况破岩，以补充对深部岩体高应力条件下的破碎机理研究，本申请提供一种高应力条件下旋转切削破岩试验台及试验方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种高应力条件下旋转切削破岩试验台，采用如下的技术方案：一种高应力条件下旋转切削破岩试验台，包括：固定盒，用于存放岩石试样；应力施加机构，对应设置于固定盒的各竖直侧，用于对岩石试样各竖直侧施加推力；升降旋转机构，设置于固定盒上方，可竖直升降并原位旋转；切削机构，固定于升降旋转机构的下侧，用于对岩石试样进行切削。
[0007]通过采用上述技术方案，试验时，将岩石试样置于固定盒内，然后通过应力施加机
构对固定盒内的岩石试样的各侧施加推力，在实现岩石试样的定位后，继续通过应力施加机构对岩石试样的各侧持续施加推力，达到试验所需应力条件，然后升降旋转机构带动切削机构向下运动，至切削机构侵入岩石试样的上表面，再通过升降旋转机构带动切削机构旋转，对岩石试样的上表面进行旋转切削，即可实现准确模拟岩体所处的高应力条件，再对其进行与现场一致的切削旋转破岩试验，达到了复现实际工况破岩，以补充对深部岩体高应力条件下的破碎机理研究。
[0008]可选的，应力施加机构包括：多个应力施加缸，水平固定于固定盒的竖直侧，所述应力施加缸的伸缩轴均延伸至固定盒内；应力施加板，固定于多个应力施加缸的伸缩轴，用于抵压岩石试样。
[0009]通过采用上述技术方案，采用多个应力施加缸推动应力施加板趋向岩石试样的竖直侧运动，能够实现对岩石试样的抵推，以达到岩石试样试验所需应力条件，模拟岩体所处的高应力条件。
[0010]可选的，所述切削机构包括：安装座，用于与升降旋转机构安装固定；多个承载座，以安装座为中心对称的设置于安装座下侧；刀具，分别设置于各承载座。
[0011]通过采用上述技术方案，工作时，通过升降旋转机构带动带动安装座原位转动，能够带动多个承载座以安装座的轴线为中心转动，从而带动刀具对岩石试样的表面进行旋转切削，复现实际工况破岩状态。
[0012]可选的，所述承载座可转动的连接于安装座；所述承载座的转动轴线沿安装座的径向设置。
[0013]通过采用上述技术方案，工作时，通过承载座现相对于安装座转动，能够带动刀具进行扭转，从而实现改变刀具相对于岩石试样表面之间夹角的调节，以满足不同的试验要求。
[0014]可选的，所述刀具沿安装座的径向可活动的设置于承载座。
[0015]通过采用上述技术方案，通过设置的刀具可沿承载座活动，能够调节多个刀具之间的距离，从而可以实现对岩石的表面切削不同截线距的圆槽。
[0016]可选的，还包括：架体，所述固定盒置于架体下侧；所述升降旋转机构包括：升降缸，竖直固定于架体的上侧；回转台，竖直可活动的设置于架体内，所述升降缸的伸缩杆固定于回转台；扰动元件，固定于升降缸的伸缩杆下端；所述切削机构设置于所述扰动元件下端。
[0017]通过采用上述技术方案，工作时，通过回转台与升降缸配合能够带动切削机构竖直运动并回转，从而实现对岩石试样的切削，且在切削过程中，当扰动元件不启动时，可以仅通过升降缸带动旋转切削机构对岩石试样施加静载荷，当同时开启扰动元件时，可以在通过旋转切削机构对岩石试样同时施加扰动载荷，以达到实现试验岩石试样在动静组合载
荷下进行切削的试验过程。
[0018]可选的，所述切削机构还包括：多个辅助座，以安装座为中心对称的设置于安装座下侧，所述辅助座与所述承载座间隔设置；辅助源发射器，设置于各辅助座，用于对岩石试样表面发射能量辅助破坏岩石。
[0019]通过采用上述技术方案，工作时，通过辅助源发射器可以对岩石表面发射能量以对岩石表面进行辅助破坏，从而可以实现采用辅助源与机械刀组合对岩石表面切削破岩的试验，以便于研究分析辅助源辅助刀具破岩效率及岩石试样的破坏模式。
[0020]可选的，所述刀具包括滚刀或截齿。
[0021]通过采用上述技术方案，在进行试验时，可以根据试验的需求选择滚刀或截齿进行岩石表面的切削试验。
[0022]可选的，还包括：活动座，沿安装座的径向可活动的设置于辅助座，所述辅助源发射器固定于所述活动座；所述辅助座可转动的设置于安装座，且所述辅助座的转动轴线沿所述安装座的径向设置。
[0023]通过采用上述技术方案，可以沿辅助座滑移活动座，调节辅助源发射器的位置，同时还可以转动辅助座，调节辅助源发射器的角度，以满足不同的试验要求。
[0024]第二方面，本申请提供一种高应力条件下旋转切削破岩试验方法，采用如下的技术方案：一种高应力条件下旋转切削破岩试验方法，包括：固定岩石试样，对岩石试样的各竖直侧施加预设试验高应力，达到试验所需应力条件；对岩石试样的试验面通过机械刀具施加静载荷或动静组合载荷；旋转刀具，对岩石试样表面切环形槽。
[0025]通过采用上述技术方案，对岩石试样的各侧施加预设试验高应力，达到试验所需应力条件，然后通过机械刀具对岩石试样表面旋转切削，即可实现准确模拟岩体所处的高应力条件，对其进行与现场一致的切削旋转破岩试验，复现实际工况破岩，以补充对深部岩体高应力条件下的破碎机理研究。
[0026]综本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高应力条件下旋转切削破岩试验台，其特征在于，包括：固定盒(21)，用于存放岩石试样；应力施加机构，对应设置于固定盒(21)的各竖直侧，用于对岩石试样各竖直侧施加推力；升降旋转机构(3)，设置于固定盒(21)上方，可竖直升降并原位旋转；切削机构(4)，固定于升降旋转机构(3)的下侧，用于对岩石试样进行切削。2.根据权利要求1所述的一种高应力条件下旋转切削破岩试验台，其特征在于，应力施加机构包括：多个应力施加缸(22)，水平固定于固定盒(21)的竖直侧，所述应力施加缸(22)的伸缩轴均延伸至固定盒(21)内；应力施加板(23)，固定于多个应力施加缸(22)的伸缩轴，用于抵压岩石试样。3.根据权利要求1所述的一种高应力条件下旋转切削破岩试验台，其特征在于，所述切削机构(4)包括：安装座(41)，用于与升降旋转机构(3)安装固定；多个承载座(42)，以安装座(41)为中心对称的设置于安装座(41)下侧；刀具(43)，分别设置于各承载座(42)。4.根据权利要求3所述的一种高应力条件下旋转切削破岩试验台，其特征在于：所述承载座(42)可转动的连接于安装座(41)；所述承载座(42)的转动轴线沿安装座(41)的径向设置。5.根据权利要求4所述的一种高应力条件下旋转切削破岩试验台，其特征在于：所述刀具(43)沿安装座(41)的径向可活动的设置于承载座(42)。6.根据权利要求1所述的一种高应力条件下旋转切削破岩试验台，其特征在于，还包括：架体(1)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少锋，石鑫垒，尹江江，吴毓萌，罗锦权，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：