连续采煤机岩石破碎过程的试验室评价
文章内容：年.连续采煤机岩.评价[美]...等/4/2,3引言西弗吉尼亚太学进行了一系列试验室试验,用自动旋转切割模拟器来研究岩石破碎机理.影响岩石破碎过程的主要因素是截齿间距,截齿几何特征,切割深度和滚筒的旋转速度.本文讨论岩石破碎过程中这些参数对能耗和产生粉尘的影响.试验对采出相邻切槽间的岩柱和岩墙时用同时在切割头上安装3个截齿的方法进行了分析,截齿锥角为60--90'.试验对截齿间距为25.4～508,切割深度不断变化时的切割过程进行了评价,并用串级冲击机分析试验过程中产生的呼吸性粉尘.这些参数的评价可使我们更好地了解连续采煤机的切割机理.文献综述表明,大量的研究工作都针对岩石切割过程.许多作者认为,采煤机械(如连续采煤机,滚筒采煤机和巷道掘进机)的机械切割效率受许多参数影响,其中一些参数是机器控制的,另一些是操作人员控制的,还有一些参数是无法控制的.研究工作主要集中于研究一些参数如截齿间距,切割深度,掘进角度,截齿类型,滚筒速度,截齿几何特征(即锥的太小,形状和锥角)和岩石类型对切割过程效率(比能消耗和呼吸性粉尘)的影响.等(1976)研究了用点截齿割煤时的粉尘和能耗,发现产生的粉尘和比能消耗两者都随切割深度的增加而降低.区分了岩石破碎过程中产生粉尘的四个阶段.等(1966)在对英国煤进行了广泛研究的基础上评价了各种煤楔作用下煤的破裂情况当今的煤炭工业要求更进一步注重优化岩石破碎过程中的能耗和粉尘产生本文试图进一步研究上述参数的影响,以期进一步改进岩石切割过程.本文对几种参数变化时采用不同类型截齿所产生的比能消耗和呼吸性粉尘进行了分析试验室研究试验在西弗吉尼大学岩石力学试验室进行,试验采用了由(1984)设计制造的岩石切割模拟器.为完成这一研究,进行了一系列的基础实验来确定最佳切割推进速度.对于采用各种截齿类型和各种截齿间距而言,推进速率为0.525/时最大切割深度为3175.为在试验室考察连续采煤机的切割效率,考虑了几种影响参数.除了截齿的几种特征外,机器控制和操作人员控制的参数,如试验中的切割头截齿间距,切割头旋转速度和总截深都不断调整变化到本文撰写时,仍只分析了部分试验结果,许多试验仍在16,釜塑驻弋进行中.试验中采取了三种不同的锥角(60.,75.和90),两种不同的锥尺寸(7.94和2461).目前,只采用了一种切割头转速(90),但在将来的研究过程中,至少会考虑其它两种转速.切割作业持续进行,直到达到预定的切深(10.16,20.32和31.75).相邻截齿间距为254～508,调整增量为127.监测参数包括切割压力,切割头的冲击压力,切深和声发射计数.用公司1246型带式记录器记录数据,用联合机器公司分公司的3032型压力传感器监测由切割力,切割扭矩等引起的压力,由此计算能耗.用安装在切割平台上的线性可变差动变压器来监测切割深度.试验期间,三个截齿同时安装在切割头上,迎角保持恒定(45.)为了解切割过程,我们观测了岩柱和岩墙的破裂过程及其对应的间距与切深比.截齿的高度和重量损失,以及产生的呼吸性粉尘和沉降性粉尘都是每次试验中监测的参数.呼吸性粉尘用一对由公司生产的296系列个人串级冲击器分3—8级进行收集.这些冲击器设置在切割头的周围.用杜邦空气泵(.公司的杜邦2500型恒流量采样器)与冲击器配套使用,空气流量保持为2/.本次研究使用的岩块牢固地放置在岩石切割模拟器的侧压容器中,每侧施加同样的压力,留一侧面进行切割.整个试验期间围压保持恒定.试验采用声发射技术公司生产的204型声发射系统来测量每次试验期间的声发射计数.岩石的材料特征本次研究使用了印第安娜石灰岩岩块,所有试块都制成483.6×3175×1524大小,以适台连续采煤机模拟器的测试条件.岩石为鲕状灰岩,由胶结的碳酸盐及由生物壳和壳屑形成的碳酸盐岩石组成,实际上还未结晶化.石灰岩没有明显的解理面,成分,结构和构造都很均一,印第安娜灰岩由46%的碳酸盐鲕粒,23%的碳酸盐化石,12%的碳酸盐胶结物,12%的孔隙和3%的碳酸盐球粒组成,也含有少量黄铁矿截齿的特征本次研究使用的截齿为各种锥形,一般由1535型钢制成,同时进行焊接和热处理.齿尖为碳化钨(),平均密度为146/3,硬度为86.3～86.6.齿尖中含有82%～88%的钴.本次研究使用的截齿包括三种不同锥角(60.,75.,90.)的71型截齿,一种锥角(75.)的95型截齿.71型截齿的钎柄直径为254,锥径为794,95型截齿的钎柄直径为34.67,锥径为24.61.试验设备与试验程序本次研究中,用1246型带式记录器实时记录观侧参数如切割力,冲击力,切深和声发射记数.到目前为止,试验中用至少四种不同截齿以恒定的切割滚筒旋转速度(90)进行试验.锥角为60.,75.和90三种,锥的尺寸有大,小两种,两者的锥角都为75..截齿间距有25.4,381和508三种,试验中岩块在垂直方向和水平方向的围压保持不变对每一次试验,记录截齿的高度和重量损失,呼吸性粉尘和沉降粉尘的浓度.粉尘测量在切割到最大深度时进行.在切深的每一阶段都对截齿问距和切深之比值进行评价,同时密切监测两相邻切槽之间的岩柱破裂情况,以研究切割过程中的岩石剥离机理,目的是评17价切割过程中引起岩拄破裂的能量需求.事实上这也是在切割头上同时采用三个截齿的主要原因.应当指出的是,截齿都以预定的间距冲击岩块,而每一截齿冲击岩块的时问不同,这取决于它们在切割滚筒上的位置.为实现上述试验计划,我们进行了一系列的基础试验.对采用不同类型的截齿和不同的截齿问距时的最大切深和切割平台推进速率进行了优化.因此,所有试验中最大切深(比如31.8)保持恒定,切割平台推进速率保持在0.525/.我们在截齿间距为76.2时进行了几次试验,以找到导致岩柱破裂的最大截齿间距.结果和讨论试验结果证明:截齿的大小,间距及锥角影响切割过程中消耗的比能和产生的粉尘.岩柱破裂产生的岩石剥离过程在截齿间距较小时非常完全,而较大的截齿问距需要更大的切割力和比能.应当
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