基于EDEM的采煤机冲击截齿截割特性研究

为了解决采煤机在硬质煤层截割时截齿磨损大、截割效率低的问题,提出了一种新的基于液压驱动的冲击预裂型截齿,利用仿真分析的方法对有截齿冲击和无截齿冲击情况下的截割滚筒截割特性进行了研究。结果表明,在采用新的冲击截齿后采煤机的截割效率提升了20.34%,截齿的截割力提升了20%,极大地提升了采煤机的截割效率和经济性。

预裂辅助冲击截齿的破煤特性

近年来我国煤炭资源持续性大规模开采,如今国内的整体煤炭开采难度与日俱增,硬质煤层和黏性煤层的比例增加是制约煤炭开采效率的主要因素,而传统机械破煤技术很难实现硬煤、黏煤的高效截割。因此针对传统截齿在硬质和黏性煤岩破煤效果不佳的问题,从煤壁辅助预裂与截割相结合的角度出发,利用理论分析和数值模拟的方法研究了冲击预裂与截齿截割煤岩破碎特性,在综合考虑实际工作中的牵引、回转与冲击运动,提出了截齿运动轨迹模型,建立了预裂辅助冲击截齿的破煤轨迹数学模型,得到了截齿破煤运动轨迹的解析解。并根据分析结果建立了预裂辅助冲击截齿与传统截齿的单截齿滚筒破煤离散元模型,从破煤颗粒实际占比、破煤难易程度、截齿受力波动等角度对两种截齿的破煤特性进行了对比分析。研究结果表明:在破煤颗粒实际占比上,预裂辅助冲击截齿在煤体硬度同为f6时提高了31%,当黏度黏聚力为2.6 MPa时预裂辅助冲击截齿的效率提升接近14%;在破煤难易程度上,预裂辅助冲击截齿在硬度值为f6时可降低50%的破煤难度,当黏度黏聚力为1.88 MPa时,预裂辅助冲击截齿可降低约12%的难度;在截齿受力波动上,预裂辅助冲击截齿在硬质煤或黏性煤均能够减小近7000 N的力,因此,开展预裂辅助冲击截齿的研究,将有利于破碎硬质和黏性等特殊煤岩介质。

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。

基于液压冲击截齿的采煤机滚筒改装设计

为提高滚筒采煤机截割效率,节约电能,对截割部的滚筒进行改装设计,设计了新型小尺寸液压冲击截齿和高性能回转接头,实现冲击力的精确传递以及水、液压油的输送。基于闭式系统及负载敏感技术,采用电液控制方式驱动冲击截齿。重点分析了液压系统工作原理,对主要元件参数进行详细计算,并设计了电气系统,驱动截齿工作。改装后的采煤机在节约电能、减少煤末及粉尘量等方面均有较大改善,取得了良好的效果。

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差异可能对破煤性能产生影响,将冲击截齿应用至采煤机滚筒,设计了具有截齿冲击功能的采煤机改造结构,基于该结构建立了不同截齿冲击时空关系的运动模型,并利用离散元方法分析了不同冲击时空关系的滚筒破煤特性,模拟结果表明,同步冲击方式在各硬度下的破煤效率均优于异步冲击的破煤效率,滚筒受力均值与峰值均低于异步冲击,且相对异步冲击更稳定;此外同步冲击在各硬度下的破煤性能相对传统滚筒均有较大提升,2种方式下的破煤效率差距最大接近24%,滚筒受力差距最大达到60 kN。为测试冲击与截割协同破煤技术的实际性能,设计了简化试验装置,开展了井下破煤测试,测试结果表明,截齿冲击与未冲击状态下的平均截割阻力分别为4 473,5 390 N,截齿冲击较未冲击时可降低截割阻力约17.22%以上,所得结果虽与模拟结果有偏差,但综合截割机构减小、煤体硬度减小因素,仍可认为冲击与截割协同破煤的实际性能取得了理想效果,并体现了冲击与截割协同破煤对坚固性系数煤层的有效性,同时也可以认为截割载荷降低程度的变化规律与模拟所得变化规律相似,验证了同步冲击时空关系对硬煤具有更高适用性的结论。

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...

冲击式采掘机械工作机构的研究

目前我国多数采掘机械的工作原理是使岩体产生的压、剪破坏,而冲击式采掘机械则是通过冲击波的传递,在岩体表面产生拉应力,从而使岩体发生拉伸破坏,这里给出了冲击式采掘机械截齿的安装角及冲程的设计方法及计算公式。

采煤机滚筒在修复截齿安装角时的设计研究

在双矿集团各生产矿井中,普遍使用了滚筒式采煤机,而作为切割落煤的滚筒经常需要修复,比如MLQ-80MD-200D等老型号采煤机仍有部分在服役,由于对滚筒的反复修复，截齿座的定位成了决定采煤机能否在合理工作状态下运行的关键，为此，我局设计院承担了此科研项目。以下着重介绍冲击截齿安装角的改进设计方案。

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。