截齿辅助冲击作用下坚硬煤体的破碎特性

近年来硬质煤层比例不断上升,传统机械截割方法在硬煤条件下的效率低下一直是我国煤炭生产行业的攻坚难题,寻求一种对硬质煤层具有强适用性的破碎方法成为煤矿智能化建设的重要科学问题.冲击与截割协同破煤技术是一种新型硬煤开采方式,其通过利用截齿在运动切线方向上的往复冲击使煤体内部产生破坏,降低硬煤开采难度.而考虑到截齿冲击的时空...     

镐形截齿破煤截割力的计算及影响因素分析

根据煤岩体的抗压强度，给出了镐形截齿破煤过程中截割力的计算公式。煤岩截割试验结果证明了截割力公式基本正确，在此基础上对破煤过程中镐形截齿截割力的影响因素进行了分析。     

层理和裂隙对镐型截齿破煤的影响

采用分形理论对煤岩裂隙的长度和数量的关系进行分析,并考虑层理和裂隙在煤岩中的分布特征,建立了层理与水平面呈0°、30°、60°、90°夹角时的煤岩三维模型,应用动态仿真模拟软件ANSYS/LS-DYNA分别对镐型截齿截割均质煤岩和不同工况下的含层理和裂隙煤岩进行动态仿真模拟,研究表明,镐型截齿破煤时所受到的截割力随截割厚度的变化而变化,呈现出先增大后减小的变化趋势;镐型截齿截割含层理和裂隙煤岩时所受到截割力的平均值、最大值和均方差均小于镐型截割均质煤岩时的截割力,这与煤岩层理和裂隙有助于镐型截齿破煤的实际情况相符;当层理与水平面呈0°夹角时,镐型截齿受到的截割最小,随着层理与水平面角度的增加,截割力平均值均有所增加,说明煤岩中层理和裂隙的分布情况对镐型截齿破煤也有一定的影响。     

截割介质物理力学参数对液压冲击截齿破煤率影响的研究

通过对目前国内外有关采煤机截割滚筒截割煤岩方面研究的最新成果以及采煤机滚筒受力理论的研究分析，以截割过程中煤层介质的力学参数为研究对象，分析其对冲击式截割滚筒采煤效率的影响。使用离散元进行分析，在滚筒的转速以及冲击频率保持不变的情况下，将滚筒与煤壁耦合模型中的参数进行调整，分别以煤壁硬度f=4、f=5、f=6作为力学性能指标进行仿真分析，经仿真得出：煤壁硬度为f=5时破煤率能够达到31.69%,f=6时为31.96%,f=4时煤壁破煤率最低，为31.04%。     

截齿顺次破岩机制的细观数值模拟及截线间距优化研究

为优化镐型截齿在截割头上的布置以提高掘进机截割效率, 借助PFC^3D颗粒离散元数值模拟软件构建了两把截齿顺次截割岩石的三维模型, 对不同截割深度和截线间距组合工况进行了模拟试验, 分析了镐型截齿顺次破岩机制和最优截线间距与截割深度的比值(s/h)。结果表明, 岩石在截齿作用下的破坏模式以张拉破坏占主导, 并伴随挤压和剪切的综合破坏; 截齿顺次截割时, 两相邻截齿之间存在明显的协同作用, 前刀在岩石内残留的裂纹使得岩石易于截割, 可以提高后刀的截割效率; 在模拟试验范围内, 随着s/h值增加, 比能耗呈先减小再增加的变化规律, 模拟结果表明最优s/h值约为3。该研究可为掘进机截割头排布设计提供参考依据。     

采煤机滚筒冲击截齿安装角的设计

介绍了采煤机滚筒上冲击截齿安装角的设计，以使截齿获得最佳冲击效果。     

采煤机冲击截齿驱动系统设计研究

针对当前煤矿开采过程中所产生的大量末煤和粉尘,提出冲击预裂开采工艺方法,以降低末煤和粉尘量的产生。设计一种用于冲击截齿工作的直线电磁柱塞泵液压冲击系统,为采掘设备上的冲击油缸提供冲击动力,使滚筒上的截齿在截割的过程中,截齿还能产生冲击运动而对煤岩体进行同步预裂。该液压冲击系统液路结构独特,并能产生液压谐振效应,设计的直线电磁柱塞泵结构简单,工作性能安全可靠,故障率低。整个系统采用模糊算法进行智能控制,能为截齿提供精确的冲击力度和频率控制。     

连采机截齿安装角对截割性能的影响研究

为研究连采机截齿的截割受力情况,综合考虑煤岩的拉压强度及煤岩之间的黏结度,采用EDEM软件建立了镐形截齿仿真模型,研究了截齿安装角在动态截割煤过程中对连采机截割比能耗及截割阻力的影响规律。结果表明:截割阻力随着截齿安装角的增大变化幅值不同,安装角从35°～45°时变化幅值较小,45°～50°时截割阻力急剧增大;截割比能耗随安装角的增大呈现先减小后趋于平稳的趋势。综合考虑,当截齿安装角为45°时,截割比能耗和截割阻力最小,研究结果为提高连采机的截割效率、减少截齿的损耗提供了参考依据。     

滚筒采煤机冲击式截齿冲击次数与位置的设计与计算

滚筒采煤机冲击式截齿冲击次数与位置的设计与计算阜新矿业学院孙奇涵，段红霞，孙聃为了减小截割阻力，我们研制了一种采煤机的冲击式工作机构。在滚筒轴上安装一个多作用凸轮和中心齿轮。在其通过行星传动带动滚筒旋转的同时，通过凸轮、顶杆使截齿作伸缩运动，向煤壁进...     

轴向冲击器设计计算及有限元分析

针对深井、超深井岩石硬度大、研磨性高导致的钻速慢、钻井周期长的问题,提出在深井、超深井钻井中采用新型液动旋冲钻井技术。设计了一种基于涡轮组驱动的新型轴向冲击辅助破岩工具,通过阀板和传动短接端面的错开—咬合产生高频冲击。对危险截面进行了强度计算,结构均满足强度要求。利用SolidWorks软件的Simulation插件分析了关键部位的应力及应变分布情况,中心轴和阀板—传动短接在受到最大设计载荷时的安全系数分别为1.894和2.370,设计安全可靠。阀板—传动短接的应力分布过于集中,低应力值的分布相对较广,存在一定结构冗余。强度计算及有限元分析为后续的结构优化设计提供了参考依据。     

综采工作面破炭装置在潞宁煤矿的应用

阐述了破炭装置在潞宁煤矿综采工作面的应用情况。应用情况表明破炭装置成功地解决了煤矿综采工作面连续生产过程中片帮大煤块的破碎问题,不仅提高了综采工作面的生产效率,而且避免了人工破炭作业,保证了生产的安全性。     

基于SPH方法的大块煤冲击破碎数值模拟

为研究大块煤在钎杆冲击下的破碎效果,引入RHT混凝土本构模型材料来模拟大块硬煤（压缩强度35 MPa）,并基于光滑质点流体动力学（SPH）方法建立了钎杆冲击大块煤的三维仿真模型。分析比较了大块在静压、纯冲击和冲压组合作用下的破坏程度,以及平头和圆锥形钎杆冲击效果的差异。仿真结果表明：平头钎杆在30 MPa压力、15 m/s速度或是其组合作用下,均无法使大块产生有效破坏;平头钎杆在200 m/s的超高速下可使大块产生彻体破坏,但实现钎杆高速运动困难;圆锥钎杆在30 MPa压力和15 m/s速度的冲压作用下,使大块产生了较大范围的锥形失效,远高于常规液压破碎锤的单次冲击破坏程度。锥形钎杆、高压高速是破碎硬质大块煤的一种有效方法,可在较少作用次数下实现破碎,验证了低频重载破碎大块的可行性。     

难采煤岩的高效破碎方法研究

针对我国难采煤岩比例日渐上升,传统煤岩开采方法效率低下的问题,开展了难采煤岩的高效破碎方法综述研究。首先按照工作原理分类,将现有的煤岩高效破碎技术分为纯射流破煤岩、射流辅助机械破煤岩、冲击截齿辅助破煤岩、碟盘刀具破煤岩、激光破煤岩、钻孔胀裂剂破煤岩,阐述了各煤岩破碎技术的工作原理,并初步总结了各技术的优势。其次综述了各煤岩破碎方法的研究现状,对当前国内研究基础进行了概括,并根据现有研究分析了各技术的局限性,通过建立的局限度指标,对不同煤岩破碎技术的局限性做出了评价,其中射流破煤岩局限度最低,激光破煤岩最高,冲击截齿辅助破煤岩、碟盘刀具破煤岩与钻孔胀裂剂破煤岩,在忽略理论局限指标基础上与射流破煤岩的局限度相同,具有同样的工程应用价值与理论研究价值。最后对我国难采煤岩破碎技术的未来发展趋势进行了分析,在考虑到国内煤岩地质条件向深部开采与难采煤岩发展的趋势基础上,提出了“高地应力的克服或利用”“黏性煤岩的黏度预防或黏度失效”2个发展构想,另外考虑到我国物联网的发展与智能化开采的不断完善,提出了我国难采煤岩破碎技术的未来发展趋势与传统技术发展过程不同,是多种煤岩破碎技术并存且相互联合的构想,从而实现薄煤层、硬质煤层、高瓦斯煤层等其他复杂赋存条件下各种煤岩破碎技术的联合工作。     

基于ABAQUS模拟镐形截齿截割脆性煤岩

根据镐形截齿截割煤岩工况,利用ABAQUS软件的动力学显式有限元方法对镐形截齿的动态截割煤岩过程进行了数值模拟。动态模拟分析了镐形截齿在截割煤岩过程中的应力分布、三向力、煤岩应力场及其断裂路径等。模拟结果表明镐形截齿的应力及三向力突变主要与块状煤岩的脆性崩裂有关,截割面的块状煤岩崩裂路径与水平面夹角近似30°,与截割方向垂直平面的煤岩破裂路径呈抛物线形。     

Calculation model for breaking a lump off a rock mass by an impact of a blunt wedge-like tool

A mathematical model has been developed for the layer-by-layer fracture of a rock by a blunt wedge. The reduced efficiency of breaking by the blunt tool is estimated. It has been shown that there exists a limiting impact angle that confines the lump breaking off the rock mass. __________ Translated from Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, No. 5, pp. 28–40, September–October, 2007.     

基于HHT法的煤冲击破坏SHPB测试信号去噪

针对分离式霍普金森杆（SHPB）测试信号的高噪声、持时短、突变快等特点,利用希尔伯特-黄变换（HHT）分析技术对煤冲击破坏的测试信号进行去噪处理。用经验模式分解法（EMD）分解实测的煤冲击破坏SHPB测试信号,可以得到各固有模态函数（IMF）分量及其频谱和各IMF分量的能量百分比,从而利用低通滤波将原始信号中的高频噪声有效的分离出去。利用快速傅里叶变换（FFT）频谱和Morlet小波时频谱对比分析去噪前后信号的特征,定性的说明HHT法可以用于煤冲击破坏SHPB信号的去噪处理。通过计算去噪后信号的信噪比和能量百分比,定量的说明HHT法充分保留了煤冲击破坏SHPB信号本身的瞬态非平稳特征,去噪效果显著,方法简捷,结果可靠。     

煤散料在刮板输送机中部槽中的运动分布特征与作用力特性

基于刮板输送机的工作原理和煤散料的几何与物理特性,建立了刮板输送机运输煤散料的离散元模型。运用离散元软件EDEM对运输过程进行了仿真,分析了煤散料在中部槽内的分布状态和运动特性,以及煤散料对中部槽和刮板链的作用力特性,结论认为煤散料的分布状态和运动特性在恶劣情况下会导致在中部槽的链道处产生磨粒磨损,研究结果可以为刮板输送机的结构优化提供参考。     

六盘水金佳井田煤岩特征研究

通过显微镜鉴定、X射线衍射(XRD)、等离子发射光谱(ICP-AES)等方法研究了六盘水煤田金佳井田1号层和3号层两个煤样的宏观和显微煤岩特征、煤质特征、XRD图谱和微量元素特征。结果表明, 1#煤样属于半暗煤, 无机矿物质主要为方解石和石英; 3^#煤样属于半亮煤, 主要无机矿物质为石英。两个煤样的有机显微组分以镜质组为主, 3^#煤样的变质程度比1^#煤样大, 都属于低灰、低硫、高热值的烟煤, 可作为优质动力煤使用。煤样中微量元素Mn、Cd、Be、Y含量高于我国及世界煤的均值, 其中Be和Y有一定的综合利用潜能, Cd存在潜在的环境危害, 在煤炭加工利用中需要重视。     

乌鲁木齐地区煤炭资源与煤质特征

论述了乌鲁木齐地区产煤带的地理分布情况，根据煤质分析结果，指明了乌鲁木齐地区的煤炭种类和适用范围，为今后该区的煤炭合理化开采提供依据。