基于红外热像的夹矸巷道断面记忆截割试验研究

作者：张德义; 刘送永^*; 贾新庆; 崔玉明; 姚健

来源：煤炭学报, 2021, 46(10): 3377-3385.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.2020.1052

• 夹矸巷道
• 截割平稳性
• 红外热像
• 记忆截割
• 截割温度

夹矸煤巷掘进过程中,截割夹矸会引起载荷突变,导致截齿严重磨损与机体剧烈振动,进而增加悬臂式掘进机的故障率,降低其使用寿命。为保证夹矸巷道断面截割平稳性,提高掘进设备服役可靠性,提出"红外热像+记忆截割"的掘进机避矸截割策略。考虑截齿磨损特征,分别对未磨损及存在磨损截齿截割热封闭系统进行解析,建立截割产热与煤岩强度数学关系模型,证明采用非连续截割温升判断煤岩强度合理性;对不同配比岩样进行摆进截割试验并获取截割红外热像及温度信号,分析稳定阶段截割温度随煤岩强度的变化规律,验证基于截割温升区分巷道断面的夹矸的可行性;以掘进机截割试验台为基础,以上一轮截割获取的红外热像及截割温度信号为依据,以避开大块矸石为目标,研究基于红外热像的夹矸断面记忆截割过程。研究结果表明:与未磨损截齿相比,存在磨损截齿截割产热包含煤岩受截齿挤压剪切产热、煤岩与截齿前刀面的摩擦产热、煤岩与截齿后刀面的摩擦产热,截割温升总量与煤岩强度成呈正相关关系;随着岩样强度的增大,平均截割温度,最高截割温度及平均截割温度变化幅值均呈现增大趋势,证明了采用红外热像识别巷道断面夹矸可行性;截割头截割夹矸位置时,红外热像特征及截割温度变化非常显著,基于红外热像的记忆截割策略使截割夹矸产生最高截割热量降低60%左右,最大机体振动加速度降低90%左右,有效地提高夹矸巷道断面截割平稳性。

• 单位
  中国矿业大学（北京）; 中国矿业大学; 机电工程学院