岩层的坚硬深邃，在传统钻爆法的一声巨响中被炸开条“血路”，也留下切肤之痛：岩体破碎不规整、粉尘噪声与有害气体肆虐、塌方冒顶等安全风险如影随形;而近来被寄予厚望的铣削法本就存在能耗高、刀具磨损严重、在硬岩中“啃不动”的痼疾。面对这一地矿行业的世纪难题，长安大学工程机械学院刘晓辉、董思宇、刘秉炎研究团队在《西安科技大学学报》发表突破性成果，首次提出一种新型旋转磁力冲击破岩装置，从根本上颠覆了机械截割的物理实现方式，开辟了一条绿色无污染、低扰动、高效率的岩层破碎新路径。

传统破岩的三重困局

长期以来，岩层破碎主要依赖两套技术体系——钻爆法靠炸药冲击波破碎岩体，虽效率尚可，却始终伴随着严重的安全隐患和不可忽视的环境代价;铣削法依赖截齿与岩石的强行挤压和剪切，在面对硬岩时截齿像在石头上“干磨”，巨大的扭矩需求让能耗和齿耗迅速飞涨，且刀盘振动会诱发围岩脱落。如何实现破岩与保稳的统一，如何在降低能耗与提高效率之间找到平衡点，考验着整个地矿行业的核心创新能力。

磁力冲击：绿色、高效、低扰动的工程革命

长安大学团队彻底跳出“靠大力强行破碎”的传统思路，构思出一套新颖的磁力冲击装置。这项技术的核心在于——当电机驱动磁力冲击装置中的永磁体或电磁盘旋转时，磁铁之间会产生交变的磁力。当磁力协同旋转机构施加的冲击力时，实现对岩石的“锤击—剪切”协同破岩。它在物理空间上实现了清洁作业——炸药用不到了，截齿不需要了，繁琐的后端除尘除毒装备可以大幅简化;它破解了高能耗顽疾——在旋转冲击模式下，钻头每分每秒都在高效工作，而非在硬岩中“原地空转”。

寻获最优解：冲击力峰值稳定950N的多参数优化

实现这些优势的关键，不仅在于磁力冲击这个新颖概念，更在于团队严谨的科学探索。他们通过构建动力学模型与仿真—试验闭环验证，将“黑箱”变为可计算、可优化的“白箱”。基础理论研究取得了令人振奋的工程结论：随着磁铁厚度与半径增加，磁力呈增长态势，但增长率会逐渐收敛;磁极对数并非越多越好，增加反而会导致磁力下降，这一“收敛效应”为磁路紧凑化设计提供了重要启示。随着冲击频率升高，磁铁加速度增大，单次冲击时间缩短，磁力变化曲线更加陡峭——“高频快打”利于创造微损伤累积，提升破碎能效。更关键的是，在5种不同冲击频率测试中，磁力峰值均出人意料地稳定在950 N附近，几乎不受频率变化影响。这意味着装置能为破岩工具输出大小恒定、频次可调的冲击载荷，为后续工程化设计找到了一个可复制的力学基准点。

破岩新基建力广，加速矿山迈向深度智能化

随着国家“十五五”规划对矿山安全生产与高质量发展的新要求不断落地，矿井掘进正向着全自动化、智能化加速迈进。长安大学的这一突破，恰好为行业提供了足以支撑这场变革的核心装备方案。它有望穿过传统瓦斯煤尘爆炸高风险环境，在岩巷快速掘进、隧道挖掘、极坚硬矿料破碎等多个作业场景中释放价值。同时，磁力驱动装置天然适合远程遥控与信号控制，可被轻松集成到未来智能矿井的“全感知、全天候”开采平台中。可以预见，在未来智能掘进工作面中，无人值守、遥控操作的磁力冲击装备，将成为高效与安全的坚实保障。它让洁净的矿井空气取代战后废墟般的爆破烟尘，让震天动地的轰鸣让位于精准可控的磁力叩击，让矿工从最危险的一线撤离到安全明亮的集控中心。

开辟采掘新纪元

从火药炸裂的轰鸣巨响，到截齿啃噬的尖锐摩擦，人类用数个世纪征服地下岩层的方式，正在被磁力悄然改写。长安大学团队以磁力冲击破岩装置为起点，为我国乃至全球采矿作业提供了一条可行的高效、清洁、低扰动的发展路径。