薄煤層滾筒采煤機裝煤性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、薄煤層采煤機滾筒作為機械化薄煤層工作面開采設備的主要工作部件,其性能好壞直接影響采煤機的開采效率。隨著薄煤層采煤機雙電機并聯(lián)技術(shù)的不斷成熟,薄煤層采煤機滾筒的截割性能已基本滿足開采要求,而滾筒裝煤性能已成為阻礙薄煤層開采效率提高和薄煤層滾筒采煤機推廣使用的關(guān)鍵問題。因此,開展薄煤層滾筒采煤機的裝煤性能研究對煤礦薄煤層機械化開采技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。本文采用理論分析、?;囼炑芯亢碗x散元軟件仿真的方法,對影響滾筒裝煤性能主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、工

2、作參數(shù)、煤層工作面角度、滾筒位置參數(shù)和搖臂厚度等因素進行了深入研究。
  本論文基于散體力學理論和單體力學理論,對拋射裝煤機理和推擠裝煤機理進行了分析,得到了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下煤體軸向速度和切向速度的計算公式;結(jié)合薄煤層采煤機滾筒的結(jié)構(gòu)特點和工作特點,分析了滾筒結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)對滾筒裝煤性能的影響規(guī)律,并給出了滾筒最小和最大理論轉(zhuǎn)速、最大理論截深以及循環(huán)煤系數(shù)的計算公式,為滾筒的結(jié)構(gòu)設計和工作參數(shù)選擇提供了依據(jù)。
  以煤巖截

3、割試驗臺為基礎(chǔ),利用研制的模化滾筒對影響滾筒裝煤性能的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)進行單因素?;囼炑芯亢腿蛩卣荒;囼炑芯?。單因素試驗研究得到了筒轂直徑、葉片螺旋升角、滾筒截深、滾筒轉(zhuǎn)速和牽引速度以及破碎煤體粒度分布對滾筒推擠裝煤率和拋射裝煤率的影響規(guī)律。三因素正交試驗研究分別得到了筒轂直徑、葉片螺旋升角、滾筒截深與滾筒轉(zhuǎn)速、牽引速度匹配下,各結(jié)構(gòu)參數(shù)與滾筒工作參數(shù)對滾筒裝煤率影響的顯著性。模化試驗研究結(jié)果為薄煤層采煤機滾筒的結(jié)構(gòu)設計和

4、參數(shù)選擇提供了依據(jù),為后續(xù)的仿真試驗研究提供了試驗驗證。
  基于離散元基本理論,利用PFC3D模擬軟件建立了滾筒裝煤過程的仿真模型,得到了顆粒參數(shù)和墻體參數(shù)對滾筒裝煤性能的影響規(guī)律。以?;囼灄l件為基礎(chǔ),建立了滾筒離散元仿真準確性的驗證模型,并利用該模型進行了多組仿真試驗,仿真試驗結(jié)果與?;囼灲Y(jié)果的對比表明在合適的顆粒粒徑和顆粒剛度下,滾筒裝煤的三維離散元仿真結(jié)果與?;囼灲Y(jié)果較為相近,證明了三維離散元法用于模擬滾筒裝煤過程的

5、可行性和準確性。
  利用三維離散元軟件 PFC3D對不同工作面角度下滾筒的裝煤過程進行了仿真研究,得到了工作面走向傾角和工作傾角對滾筒拋射裝煤率和推擠裝煤率的影響規(guī)律。仿真結(jié)果表明:滾筒拋射裝煤率和推擠裝煤率在負走向傾角下極低,薄煤層機械化開采工藝設計時應盡量避免負走向傾角的出現(xiàn);滾筒推擠裝煤率隨工作傾角的增加呈線性減小趨勢,拋射裝煤率隨工作傾角的增加呈先顯著下降后緩慢下降的趨勢且滾筒在負工作傾角下的拋射裝煤率較水平傾角下的拋射

6、裝煤率只有微弱減小。仿真中還對負走向傾角下滾筒拋射裝煤的改進措施進行了分析和仿真驗證,指出了通過提高顆粒軸向速度和降低顆粒出口位置高度的方法能夠在一定程度上增加滾筒拋射裝煤率。
  根據(jù)薄煤層采煤機的滾筒結(jié)構(gòu)特點和工作環(huán)境,建立了薄煤層采煤機截割部工作過程的仿真模型,得到了滾筒底部距刮板輸送機中部槽高度、煤壁與刮板輸送機中部槽距離和搖臂殼體厚度對滾筒裝煤性能的影響規(guī)律,為薄煤層采煤機搖臂、滾筒以及配套設備的設計和工作參數(shù)的選擇提供

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