基于单截齿截割实验的煤岩可截割性研究

摘要

目前我国煤炭开采逐渐向深部转移，深部危险煤层无人自动化开采是亟待解决的科学问题。煤岩可截割性是采煤机自适应截割的关键技术因素，为达到无人工作面开采需要采煤机实现智能感知截割，煤岩截割比能耗作为采煤机与煤岩相互作用结果是评价煤岩可截割性的重要指标。本文通过单截齿截割实验探究煤岩可截割性，主要结论如下： 1）对截割实验过程中截割温度与截割参数分析得出以下结论 （1）截割温度与截割速度关系：截割温度与截割速度呈现正相关的关系。截割深度与截割温度的关系：随着截割深度增加，截割温度曲线多数为“Z 型”曲线上升，少数情况下呈现“下凹型”曲线上升。截割温度与 f 值关系表现为，截齿截割温度随煤岩f值降低而降低。 （2）通过对各截割参数进行敏感性分析得出各参数对截割温度影响敏感度大小表现为截割深度>截割速度>煤岩性质（普氏硬度），因此调控截割温度时对于参数调节优先级依次为：截割深度、截割速度、煤岩性质（普氏硬度） 2）对截割实验过程中截割比能耗进行分析得出以下结论 （1）对截割比能耗进行了理论分析，从理论上推导了实时截割比能耗的计算方法，并指出了通过现有手段可以进行实时截割比能耗测定。 （2）煤岩截割比能耗随截割深度变化主要表现为随着截割深度增加，平均截割比能耗均呈现“下凹型”曲线下降。H3、H2煤均出现了“临界截割深度”，即在“临界截割深度”前随着截割深度增加截割比能耗下降速率较大，超过“临界截割深度”之后平均截割比能耗下降速率较小。L1 煤在本次实验中截割比能耗随截割深度增加均表现出截割比能耗逐渐降低，且比能耗降低幅度不大。截割比能耗随煤岩普氏硬度变化整体呈现先降低后升高的趋势。 3）通过煤岩截割比能耗与截割参数敏感性分析以及截割温度变化率与截割参数敏感性分析可知把截割过程中温度变化率作为煤岩可截割性评价是可行的，并且能够为煤岩可截割性实时评价提供基础。

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