金属矿山 ›› 2023, Vol. 52 ›› Issue (05): 155-164.
陈登红1 汪朝家1 王智鹏1 鲁德沛1 汤允迎2 杨 波3
CHEN Denghong1 WANG Chaojia1 WANG Zhipeng1 LU Depei1 TANG Yunying2 YANG Bo3 #br#
摘要: 相较于钻爆法与机械破岩方法,微波辅助破岩因其具有选择性加热、效率高、可控性强等诸多优点,被 认为是硬岩开掘的一种极具前景的新方法。 为探寻水对较低吸波能力的石英砂岩微波辐射辅助破岩效果的影响,采 用功率 1. 4 kW 微波对不同含水率石英砂岩辐射 0~ 300 s 探究其升温、损伤与含水率之间的关系,通过波速表征的损 伤因子 Dm、微波辐射后表面温差 FT 和巴西劈裂抗拉强度 σt 综合分析了其升温损伤影响规律。 研究结果表明:微波 辐射干燥状态下石英砂岩呈现前期快速升温、后期趋缓趋稳且温差先增加后减小的变化趋势;除了饱和水外,不同含 水率试件辐射 90 s 时升温速率由快趋缓且在吸水 6 h 处(平均含水率 1. 88%)拉开差距;FT、Dm 及 σt 的变化幅度并不 随浸水时长的升高而梯度变化,其中浸水 4~ 6 h(含水率 1. 69% ~ 1. 88%)为波速及其表征的损伤因子 Dm 出现下降与 升高的“拐点”,前者平均降幅增加了 5. 18%,后者增加了 0. 092,σt 下降了 25. 9%;岩石微波场内的升温损伤过程是 水—岩耦合影响下的多尺度、多介质综合响应结果,特定的含水率(1. 69% ~ 1. 88%)和辐射时长(90 s 以上)能够促进 石英砂岩吸收微波后热应力梯度的产生,从而造成孔隙损伤、极限抗拉强度降低,使其更易破坏。 分析结果可为类似 条件下水对硬岩微波辐射升温损伤的研究分析提供可靠的借鉴。