金属矿山

作者：陈登红,汪朝家,王智鹏,鲁德沛,汤允迎,杨波

单位：1. 安徽理工大学矿业工程学院,安徽 淮南 232001;2. 合肥综合性国家科学中心能源研究院,安徽 合肥 230031;3. 淮南职业技术学院能源工程学院,安徽 淮南 232001

关键词：微波辐射,石英砂岩,含水率,升温损伤,抗拉强度,

基金：国家自然科学基金项目(编号:51974008);安徽省高校协同创新基金项目(编号:GXXT-2020-008);安徽省高校自然科学研究重点项目(编号:KJ2020A1161);安徽理工大学研究生创新基金项目(编号:2022CX2029)。

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。

来源：2023年第05期

《金属矿山》期刊编辑部

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