摘要：针对采掘装备在煤巷、岩巷工作中截割机构磨损严重、作业效率低等问题,开展了矿山煤岩破碎方法的分析、总结和探索研究。根据煤岩普氏系数将煤岩类型分为煤、半煤岩、硬岩及高硬岩,并针对目前采掘装备在煤巷和半煤岩巷中存在的问题,阐述目前铣削破岩、冲击破岩、滚压破岩及滚拉破岩等机械破岩技术与纯水射流、脉冲射流、空化射流及磨料射流等水射流破岩技术的工作原理及前沿研究现状。首先,针对煤炭开采中因夹矸、硬包裹体煤层硬度大导致采煤机截割机构磨损严重、机械化开采效率低的问题,进行了截齿破碎煤岩机理及性能、截齿磨损机理、滚筒结构创新设计等方面的阐述,指出目前煤层及夹矸煤层应突破煤岩破碎与高效截割机构设计等新技术,以解决煤层安全高效开采的难题;针对半煤岩巷进行了截齿与煤岩互作用力学模型、截齿自旋转减磨截割机理、截割机构截齿布置理论及最优化设计方法等方面的概述,结合半煤岩巷作业效率低、机械刀具磨损严重等问题,从理论、数值模拟和实验等方面分析了各种水射流冲击破岩方法工作原理及研究现状,并指出为提高复杂多变地质条件下半煤岩巷掘进装备的掘进效率,应根据截割工况设计截割机构刀具排列方式,并采用自适应技术规划掘进工作参数、掘进工艺,提高掘进装备系统可靠性、智能化及综掘工艺水平以实现半煤岩巷快速掘进;针对硬岩巷从理论、实验和数值模拟方面进行了滚刀/圆盘刀破岩机理、破岩性能、刀盘设计准则等方面的综述,进行了水射流辅助截齿/钻孔/滚刀/圆盘刀破岩及涨裂辅助破岩技术的总结,提出了液力或者机械涨裂辅助破岩是目前应对硬岩有效的方法,充分利用岩石抗压不抗拉特点实现硬岩的高效经济破碎,结合智能化算法实现钻孔与涨裂的协同作业,实现硬岩巷道的高效掘进。最后,分析了现有破岩技术的优势、劣势及其局限性,并指出了我国矿山硬岩截割技术的未来发展趋势,煤矿机械、非煤矿业机械、盾构机械破岩技术相互融合,机械与非机械多场耦合破岩技术及矿山装备智能化是实现矿山复杂地质条件下煤岩高效破碎的发展方向。

摘要：在采矿业中,有预见性地监测监控巷道顶板发育,能在很大程度上减少动力灾害带来的损失。设计了基于加速度传感器搭建的监控煤岩破碎微小振动系统,该系统利用加速度传感器接收振动信号,对信号进行放大处理,得到ADC可以转换的模拟信号,并转换为数字信号,通过单片机微处理器进行信号处理,用串口通信发送给计算机,最后应用配套编制的软件进行分析。该系统虽处于实验阶段,但其振动监测已经是一个完备过程,且在实际应用中可以更新。

摘要：为获得碟盘刀具的运动与结构参数在轴向振动与径向切削复合破碎煤岩过程中的力学特性,运用ABAQUS有限元分析软件,建立等效单刀齿复合破碎煤岩的三维实体模型,采用单因素实验方案,分析不同运动与结构参数作用下煤岩体的应力状态与刀具的载荷。结果表明:刀齿轴向向自由面方向振动时,煤岩体中应力主要分布在刀齿齿尖与楔面处,拉应力区域集中在齿尖处,压应力主要分布在楔面上方,随着刀具向自由面方向振动应力区域向齿尖处扩展。刀齿径向载荷和轴向载荷峰值的周期性与振动过程和方向有正相关性。刀齿径向载荷与振动幅值和频率成反比,与径向速度和切削厚度成正比,轴向载荷与切削厚度成正比。该研究对碟盘刀具破碎煤岩的深入分析和高效破岩机构的设计有着基础性借鉴意义。