岩石可截割性及其分级研究

鉴于现有岩石可截割性表示方法不能合理的指导掘进机的设计和选型,并且岩石可截割性分级定义不明确,致使岩石掘进机使用时截割比能耗大、粉尘量大等问题突出。文章给出了岩石可截割性定义并解释了其三层含义,初步制定了岩石可截割性分级标准,分析表明用抗压强度计算岩石可截割性级值具有明显优势。并基于岩石可截割性的定义和级值标准,推导出了给定纵轴式掘进机可经济截割岩石的可截割性级值理论估算公式,为纵轴式掘进机的选型和工作能力评估建立了理论依据。     

截割参数对镐型截齿截割比能耗的影响

为了研究相关截割参数对截割比能耗的影响,基于直线截割试验装置,在不同截割角条件下,使用5种不同锥角的镐形截齿对一种砂岩进行截割试验,研究了相关角度参数对截割力和比能耗的影响;在截割角为55°时,使用锥角80°的截齿,在不同截割厚度和截线距条件下进行截割试验,探讨了截割厚度和截线距对截割力和截割比能耗的影响。试验结果表明,清理角对截割力和截割比能耗有显著的影响,当清理角过小时,截齿与岩石之间产生严重的摩擦使截割力明显较大,从而使截割比能耗较大。当清理角小于等于10°时,平均截割力随截齿锥角的增大呈线性增大,随前角的增大呈线性减小,此时截割比能耗明显小于清理角大于10°时的截割比能耗,但锥角和前角对截割比能耗未见明显的影响趋势。平均截割力随截割厚度和截线距的增大呈线性增大。截割比能耗随截割厚度的增大呈幂函数减小。截线距与截割厚度的比值存在一个最优值使截割比能耗最小,此时截割比能耗相对无截槽影响时约降低65.1%。截线距与截割厚度比值的最优值为2或3,且该比值不受截割厚度和截线距的影响。这些结论对镐型截齿工作角度的设计及采掘机械工作机构截齿布置有重要的指导意义。     

基于岩石截割试验的悬臂式掘进机设备优化选型

如何将悬臂式掘进机与金属矿岩体特性、采矿方法、采矿工艺相结合,进行合适的设备选型,成为制约掘 进机顺利使用及效率发挥的重点。通过分析悬臂式掘进机截齿截割破岩过程,以金属矿掘进机机械采矿为研究背 景,提出了悬臂式掘进机设备优化选型方法。以实际矿山为研究对象,获取矿山现场岩样来开展单截齿截割破岩试 验,测试截齿破岩的最大截割力与比能耗。将１６０、２００、２６０、３８０型号悬臂式掘进机截割头截齿截割力转化为单截齿 截割破岩力,并与截齿截割破岩试验结果进行对比,以此推荐满足破岩能力要求的掘进机截割功率。基于上述研究 成果,对实际工况下截割效率与生产能力进行预测,详细测算其采矿作业技术经济指标,从而实现对悬臂式掘进机进行 优选,最终推荐适用于矿山的悬臂式掘进机设备型号为２６０型。通过上述方法创新了地下非煤矿山掘进机设备选型方 法,弥补了传统仅靠岩石单体强度经验推荐掘进机的缺陷,适用于我国非煤金属矿山的悬臂式掘进机设备优化选型。     

掘进机截割头运动参数的优化设计

运用计算机技术,对掘进机截割头的运动参数作模拟研究和优化设计,建立了基于截割头负载转矩波动和截割比能耗最低的优化设计模型,以计算出最优的掘进机截割头运动参数。     

EBZ-260型掘进机截割头几何结构分析研究

为了提升同煤宏泰矿山EBZ-260型掘进机截割头的截割效率,降低掘进机运行能耗,对截割头几何结构分析计算,确定圆柱-圆锥形头体结构和配合齿座的镐形截齿结构,计算截割头长度、平均直径等参数。经掘进比能耗对比,优化后截割头比能耗值在任何截线距选择下都远低于原截割头。     

掘进机自适应截割技术研究

针对掘进机截割岩石硬度变化导致截割电机功率不断改变的实际作业条件,提出了截割进给速度与截割负载相关的自适应截割技术。基于Simulink建立掘进机截割部控制系统模型,设计掘进机自适应截割控制算法,利用AMESim和RecurDyn建立掘进机截割作业联合仿真模型。联合仿真表明,自适应截割技术可以使截割电机工作在恒功率状态,提高了截割效率。     

掘进机截割头多目标优化设计研究

针对掘进机截割头载荷波动和能耗问题,基于各截齿受力均匀和同时参与截割的截齿数保持恒定的优化策略,对截齿排列参数和截割头运动参数进行了多目标优化设计。优化实例表明,截割头的载荷波动和比能耗得到了明显降低,提高了掘进机的工作可靠性和能量利用率。     

纵轴式掘进机截割头设计参数的研究

截割头设计参数直接决定着截割头的工作性能指标、掘进机工作效率;主要从截割头长度、直径、截齿的排列分布、截割功率及截割比能耗等方面展开了讨论,这对截割头的设计起到了非常大的作用。     

掘进机截割头动载荷变化规律的研究

掘进机截割岩石时,需要根据不同的岩层地质条件选择合适的截割头,并调整截割参数。在MATLAB中进行动态仿真模拟,深入研究截割头载荷的变化规律。结果表明,截割头载荷随着截割头截深、截割转速、摆速或钻进速度和截割岩石硬度的不同而发生变化。为截割头的选择和截割参数的调整提供了可靠的依据。     

纵轴式截割头横摆工况载荷模拟研究

为模拟纵轴式截割头工作载荷的特性,基于单截齿破岩试验的相关结论,介绍了定相关和欠相关状态下单齿破岩切向力和法向力的计算方法,并提出了截割头与岩石相互作用过程中沿X、Y、Z方向作用在截割头上的分力和合力,以及截割功率和截割头负载扭矩的计算方法。对横向摆动截割过程的模拟结果显示,截割头从开始接触岩体到稳定工作状态可分为截割载荷线性增大阶段、截割状态转换阶段和截割载荷稳定阶段,其中截割载荷稳定阶段的截割性能曲线周期性变化规律明显。频域分析进一步发现,受截割头转速、截齿配置形式和螺旋线数量的影响,优势频率主要集中在0~10 Hz。掘进机截割载荷模拟分析结果可为掘进机系统改进以及动态特性分析提供有效参考数据;     

基于悬臂式掘进机的采矿方法研究

随着悬臂式掘进机重型化的发展,掘进机在硬岩开挖中的应用技术日渐成熟,硬岩开挖的连续性也得到很大提高。研究表明悬臂式掘进机进行巷道掘进时具有很大的自由性,可以根据需要实现截割要求,大大降低了截割过程中的矿石损失与贫化,进而为掘进机在非煤矿山机械化连续开采中的应用提供了有益的参考。基于悬臂式掘进机的截割特点,讨论了不同倾角下掘进机回采断面的选择,以矿石损失量最少为依据对各倾角矿体进行了分类,并讨论了各分类情况下的矿石适宜回采技术。     

基于变迁记忆的无人化掘进机故障Petri网研究

无人化掘进机是无人化采矿技术理念的具体实现,煤矿智能化开采要求掘进机具备智能诊断技术。本文在分析传统Petri网在故障诊断领域的应用基础上,给出了故障诊断问题的不同建模分类及一种理论表达,并抽象出故障诊断领域的三大科学技术问题。介绍了表征变迁记忆的变迁标识矩阵,用于表达故障传播路径,在此基础上从新型故障Petri网定义、关联矩阵改进、状态方程、变迁记忆表达等几个方面,论述了基于变迁记忆的掘进机故障Petri网的理论定义及技术实现。最后验证并指出了智能诊断函数的表达形式及故障传播路径智能推理的一致性表达。     

纵轴式掘进机截割功率预测方法与试验验证

为了对纵轴式掘进机在不同工作条件下的截割功率进行预测,采用N.Bilgin在单齿破岩试验方面的结论,分析了截齿与岩石的相互作用过程,研究了定相关和欠相关状态下截割功率的计算方法并建立了相应预测模型。用EBZ260W掘进机对单轴抗压强度为(74±8) MPa的人工岩体进行横摆和升降6个步骤截割试验后发现,升降过程中掘进机对应的截割功率较大,其中向上截割过程最大值达254.1 kW,其余各试验步骤对应的平均截割功率约为掘进机额定功率的20%。按照相似试验条件对各步骤对应的截割功率进行预测计算,通过回归分析发现截割功率预测结果与试验数据线性相关,其最大值和平均值的相关系数分别为0.985和0.982,对应预测公式拟合度达到96.95%和96.34%。研究结果表明,基于单齿破岩试验的截割功率预测模型适用于对纵轴式掘进机的实际截割性能进行预测。     

岩巷掘进机带式输送机研究

分析了岩巷掘进机刮板输送机运输过程中存在的问题,为解决岩巷掘进机运输物料给刮板输送机运输造成的卡链、断链等诸多问题,研究一种岩巷掘进运输采用带式输送机运输的装备,降低运输环节的故障率,提高岩巷掘进机连续运输能力。     

EBZ-280A掘进机在岩巷中快速掘进的实践应用

本文以漳村煤矿采用EBZ-280A掘进机在岩巷中掘进施工为基础,从"地点、队伍、设备、循环、进尺"各环节具体分析该掘进机在岩巷中安全高效快速掘进效果.     

梅山铁矿深部工程地质稳定性分区

将地面岩土工程的工程地质稳定性分区概念引入矿山地下工程围岩的稳定性分类。在分析影响围岩稳定性条件的基础上，根据梅山铁矿的实际情况，确定了本文分区所考虑的各种因素并进行了定量化处理；简述了模糊聚类动态分级方法。在统计梅山铁矿１３７０个样本的基础上，利用模糊聚类分类法对该矿围岩进行了工程地质稳定性分区，并将分区级别与常用的ＲＭＲ围岩稳定性分类级别进行了比较，给出了其深部围岩稳定性分区结果。     

A new model to predict roadheader performance using rock mass properties

Prediction of roadheader performance plays a significant role in the plan of tunnel construction, which is influenced by different key parameters, including rock strength, discontinuity in rock mass, type and specifications of roadheader machine, and brittleness. The main aim of this study is to build a robust empirical equation based on rock mass properties for the roadheader performance prediction. For achieving the aim, a dataset composed of roadheader performance rate and rock properties is established using the dataset compiled from an underground coal mine located in a remote rugged desert environment some 85 km south of Tabas City in mid east Iran. By using gathered data, the statistical analyses are conducted between rock mass properties and roadheader performance to find whether there is a significant relationship between input variables and roadheader performance. The results show that rock mass properties have a considerable impact on the rate of the roadheader performance. It is demonstrated that the proposed model can accurately predict the roadheader performance as a function of rock mass properties.     

中国煤矿软岩工程地质力学研究进展

简要论述了中国煤矿软岩工程地质力学的研究进展 ,首先指出了国际岩石力学学会关于软岩定义的缺陷 ,提出了新的软岩定义和分类 ,在此基础上 ,论述了软岩的变形力学机制、软化状态方程、软岩工程地质力学设计方法。可以认为 ,中国软岩工程地质力学已经形成了完整的理论框架系统。