矸石层形态对掘锚机截割特性影响仿真分析

作者：梁旭; 郭佳毫^*; 常毛毛; 曲兴家; 张黎

来源：工矿自动化, 2023, 49(03): 93-99.

DOI：10.13272/j.issn.1671-251x.2022090062

• 掘锚机
• 滚筒截割
• 矸石层
• EDEM-RecurDyn耦合
• 载荷波动系数
• 截割比能耗
• 滚筒位移
• 滚筒振动

巷道实际掘进过程中掘进工作面除全煤层外还有各种矸石层，矸石层的存在会影响掘锚机掘进效率。然而目前大多以全煤层工作面为研究背景对滚筒截割特性进行分析，或考虑的矸石层形态较为单一。针对上述问题，以MB670-1型掘锚机为研究对象，利用Pro/E软件绘制掘锚机三维模型，将模型导入RecurDyn软件并添加相应的运动副，之后再导入EDEM软件，建立EDEM-RecurDyn耦合仿真模型。从滚筒截割性能、滚筒位移和滚筒振动3个方面仿真分析了水平矸石层、斜矸石层、半矸石层3种矸石层形态对掘锚机截割特性的影响，结果表明：(1)与全煤层相比，在矸石层条件下滚筒截割阻力、载荷波动系数、截割比能耗均有所增加，尤其在斜矸石层条件下增加最明显，截割阻力均值增大了35.61%,X轴（沿掘锚机掘进方向）、Y轴（垂直于巷道底板方向）、Z轴（与滚筒轴平行方向）载荷波动系数分别增大了26.79%,25.39%,61.28%，截割比能耗增大了37.21%。(2)矸石层的存在使滚筒位移有所减小，相比于全煤层，在水平矸石层、斜矸石层、半矸石层条件下滚筒位移分别缩短了53,89,14 mm。(3)滚筒在截割含矸石层工作面时产生的振动幅度远大于截割全煤层工作面时。(4)矸石层形态对掘锚机截割特性的影响程度为斜矸石层>水平矸石层>半矸石层。