【摘 要】
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当今社会煤炭储量不断减少,部分地区煤炭结构复杂多变严重限制了煤炭开采和煤炭资源的利用,还易引发工作事故,严重危害生命财产安全。煤体在地质运动的变化下形成不同节理结构,生产中当采煤工作面靠近不同煤体节理结构时,采动工作在节理接触面周围易形成应力集中区,导致采煤机截割过程参数发生变化,对截割性能造成影响。因此,本文研究了不同煤体节理结构下的采煤机滚筒截割特性,分析煤体节理结构对采煤机滚筒截割性能的影响
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当今社会煤炭储量不断减少,部分地区煤炭结构复杂多变严重限制了煤炭开采和煤炭资源的利用,还易引发工作事故,严重危害生命财产安全。煤体在地质运动的变化下形成不同节理结构,生产中当采煤工作面靠近不同煤体节理结构时,采动工作在节理接触面周围易形成应力集中区,导致采煤机截割过程参数发生变化,对截割性能造成影响。因此,本文研究了不同煤体节理结构下的采煤机滚筒截割特性,分析煤体节理结构对采煤机滚筒截割性能的影响,对研究不同煤体节理结构条件下的采煤工作研究具有一定的实用价值。本文依据山西焦煤集团沙曲二矿井下实际煤体情况,通过离散元分析软件设定材料参数和不同煤体节理结构几何体,建立对应结构的离散元模型。以沙曲二矿井下MG500/1180-WD型采煤机滚筒为研究对象,利用三维建模软件建立其模型,并导入离散元软件中设置运动参数,进行数值仿真模拟工作。通过控制变量法研究了煤体节理角度、采煤机滚筒转速、滚筒牵引速度三种因素对采煤机滚筒截割工作性能的影响规律。研究表明螺旋滚筒在滚筒转速、牵引速度与截深保持不变的情况下,随着煤体节理角度的逐渐提升,滚筒所受三向力均逐渐增大,滚筒破煤率逐渐降低,滚筒截割比能耗逐渐增大,对应的采煤效率逐渐降低;螺旋滚筒在煤体节理角度、牵引速度与截深保持不变的情况下,随着螺旋滚筒转速的逐渐提升,滚筒所受三向力均逐渐降低,滚筒破煤率逐渐增大,滚筒截割比能耗逐渐降低,对应的采煤效率逐渐提高;螺旋滚筒在煤体节理角度、滚筒转速与截深保持不变的情况下,随着滚筒牵引速度的逐渐提升,滚筒所受三向力均逐渐增大,滚筒破煤率逐渐增大,滚筒截割比能耗逐渐降低,对应的采煤效率逐渐提高。设计正交实验并以采煤机滚筒破煤率与截割比能耗为评价指标,分析多因素条件下上述三种因素的影响显著程度。以破煤率为评价指标时,煤体节理角度影响最大,牵引速度影响最小,最佳组合方案为煤体节理角度30°、滚筒转速40r/min、牵引速度6.5m/min,螺旋滚筒进行采煤工作时破煤率最高;以截割比能耗为评价指标时,煤体节理角度影响最大,滚筒转速影响最小,最佳组合方案为煤体节理角度30°、滚筒转速40r/min、牵引速度6.5m/min,螺旋滚筒进行采煤工作时截割比能耗最低;最后利用矩阵分析法对两种评价指标整合分析,得到综合两种指标下,煤体节理角度影响程度最大,牵引速度影响程度最小,最佳组合方案为煤体节理角度30°、滚筒转速40r/min、牵引速度6.5m/min,螺旋滚筒进行采煤工作时效果最佳。该论文有图29幅,表22个,参考文献78篇。
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