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《辽宁工程技术大学》 2005年
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截齿截割作用下煤体变形破坏规律研究

王春华  
【摘要】:截齿截割作用下的煤体变形破坏规律研究是岩石力学及煤炭行业重 要的理论与实际课题,搞清截齿截割作用下煤体变形破坏规律对采掘机械 化程度的提高以及煤炭企业生产效益的提高都有重要意义。本文采用了模 拟实验、散斑测试、红外测温及数值模拟计算等方法,对采煤机截齿截割 作用下的煤体变形破坏规律进行了系统的研究,得到了一些新的结果。 在自制的截割实验台上进行了截齿截割煤体的模拟实验。改变截齿类 型、截割深度等,观察对煤体变形破坏的影响;采用自制的八角环测力仪 和多通道低频高精度信号拾取系统对截齿截割煤体过程中的截割力进行 了在线监测;采用高速摄影的办法拍摄截割过程,分析变形破坏的规律。 发现某一截深时截齿截割力、侧向力、牵引力的波动状态相似:相同截深 时镐齿截割力比刀齿截割力大;截齿截割时,崩落角随截深增加而下降; 截齿截割时,截槽面积随截深增加而增加;镐齿截割时,截深增加,直径 大于25mm的煤块百分比在增加;镐齿截割,截深增加,煤的块度增加; 镐齿截割,截深增加,吨煤电耗减小;截齿截入煤体,在刀齿凸脊及镐齿 齿尖与煤体接触处出现裂纹,随截齿截割前行,裂纹迅速扩展,裂纹扩展 方向与煤体的层理、节理有关。最终从煤体分离下来。 采用白光数字散斑相关的方法,观测截齿截割作用下的煤体变形破坏 情况。通过数字相关分析得到煤体表面最大剪应变图和位移矢量图。发现 截齿截割煤体过程中,煤体出现稳定的变形局部化带,且最终发展为宏观 裂纹;煤体变形局部化带为一个倾斜带;刀齿截割时,变形局部化发展较 慢,但产生变形局部化后,局部化带宽且带内应变值较高;而镐齿截割时, 变形局部化发展较快,但产生局部化后,局部化带窄且带内应变值不如刀 齿高。截齿截割作用下的煤体变形破坏主要是剪破坏。 对截齿截割煤体变形破坏过程的红外热像进行测量和研究,从而分析 研究截齿截割作用下煤体变形破坏规律。改变截齿类型、截割速度、截深、 测量方位等,测量煤体红外热像。发现刀齿截割时在垂直截割方向与刀齿 凸脊相应处出现条状高温区;镐齿截割时在齿尖附近出现点状高温区;截 辽‘i‘l一程技术人学溥十论文11 割速度越快热效应越明显;‘截齿截割煤体过程中,温度场中最高温度值与 截深及煤体力学性质有关,截深越深,温度场中最高温度越高,煤体的抗 拉强度、抗压强度、粘结力、内摩擦角越大,高温区的最高温度越高。 采用应变软化的模型,使用FLAC进行数值模拟计算,研究截齿截割 作用下煤体变形破坏过程。分析各种工况下不同参数对煤体塑性区、最大 位移、最大主应力、最大剪应力的影响,发现对不同煤体进行截割,产生 完全不同的截割效果;截深与塑性区大小成反比:截割角度与塑性区面积 关系密切,试验用煤体材料最佳截割角度为5“左右;截齿磨钝后会大大 减少塑性区面积;截割速度增加,塑性区面积在减小;通过分析截割动态 过程,得到位移矢量图,及剪应变等值线图,发现截割过程中煤体的破坏 是拉、剪联合作用的结果,以剪破坏为主。 将实验结果分析得出的结论,应用到实际截齿截割煤体中,提出.高效 截害lJ的概念及方法。 关键词:煤体,截齿,模拟试验,数字散斑相关方法,变形局部化,红 外成像,FLAC数值计算 Keywords:eoal body,Piek,digital sPeekle eorrelation method, deformation loealization,infrared imaging,FLAC numerieal caleulation
【学位授予单位】:辽宁工程技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TD311

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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3 王春华;丁仁政;李贵轩;郑连宏;;截齿截割煤体变形破坏过程的红外热像研究[J];岩土力学;2007年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 康晓敏;刨煤机动力学分析及对刨链可靠性影响的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
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2 张广珍;42CrMo截齿齿体中频感应间歇喷淋水冷淬火研究[D];山东科技大学;2011年
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【参考文献】
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【共引文献】
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10 熊继有,钱声华,孙文涛,王希勇;石油工程中岩石裂纹扩展与破坏机理研究[J];地下空间;2002年02期
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1 雷冬;任青文;王山山;乔丕忠;;数字图像相关技术在拱坝冲击破坏模型试验中的应用[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
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3 蒋海军;况雨春;朱志镨;伍开松;王勤;;粒子冲击钻井技术基础理论及试验研究[A];非常规油气资源勘探开发装备及应用技术研讨会论文集[C];2011年
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7 刘俊俏;李星;;弹性波在正交功能梯裂缝处的散射[A];第七届全国爆轰学术会议论文集[C];2006年
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9 李夕兵;赖海辉;朱成忠;;研究矿岩冲击破碎及动态特性的水平冲击实验法[A];Hopkinson杆实验技术研讨会会议论文集[C];2007年
10 李鸿琦;王志勇;阮江涛;沈珉;佟景伟;;复合材料层合板单搭接缝合结构力学行为的实验和数值研究[A];复合材料力学的现代进展与工程应用——全国复合材料力学研讨会论文集[C];2007年
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2 魏浩征;高压直流输电系统可听噪声预测系统的研究[D];合肥工业大学;2010年
3 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年
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5 马金奎;滑动轴承非线性轴心轨迹的瞬态与周期特性研究[D];山东大学;2010年
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8 王旭宏;大同矿区“三硬”煤层冲击地压发生机理研究[D];太原理工大学;2010年
9 闫永敢;大同矿区冲击地压防治机理及技术研究[D];太原理工大学;2011年
10 肖卫国;节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究[D];北京交通大学;2011年
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1 黄春光;大倾角“三软”不稳定厚煤层放顶煤开采矿压规律研究[D];河南理工大学;2010年
2 潘建武;含单一天然弱面岩石试样的力学特性研究[D];河南理工大学;2010年
3 李波;义安矿水力冲孔卸压增透消突技术研究[D];河南理工大学;2010年
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5 冯银银;隧道围岩应力与位移数值模拟与分析[D];山东科技大学;2010年
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9 林其岳;螺旋钻采煤机钻具的参数研究及优化[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 高芳芳;基于电磁辐射法的煤与瓦斯突出预测研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
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2 李涛,包喜荣,杨慧;42CrMo钢贝氏体转变的研究[J];包头钢铁学院学报;2004年04期
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4 耿乃光,崔承禹,邓明德;岩石破裂实验中的遥感观测与遥感岩石力学的开端[J];地震学报;1992年S1期
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张培文;平稳随机振动载荷谱识别方法的实验研究[D];大连理工大学;2000年
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8 葛怀挺;连续采煤机滚筒载荷谱分析及参数模糊优化设计[D];辽宁工程技术大学;2007年
9 张林中;金刚石切削岩石的模拟[D];中国地质大学(北京);2008年
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【二级引证文献】
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10 陆辉;王义亮;杨兆建;;采煤机镐形截齿疲劳寿命分析及优化[J];煤炭科学技术;2013年07期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 李惟慷;矿用圆环链传动接触动力学及损伤机理的研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
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1 林其岳;螺旋钻采煤机钻具的参数研究及优化[D];辽宁工程技术大学;2009年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 王恩元,何学秋;煤岩变形破裂电磁辐射的实验研究[J];地球物理学报;2000年01期
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1 刘向峰;煤(岩)试件变形破坏过程红外信息研究[D];辽宁工程技术大学;2001年
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9 常映辉;杨敬伟;叶竹刚;;基于有限元方法的EML340型连采机截割部计算[J];煤矿机械;2010年02期
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2 代秋巍;刘雪川;;EBZ200H悬臂式纵轴掘进机在岩巷施工中的应用[A];矿山建设工程技术新进展——2008全国矿山建设学术会议文集(下)[C];2008年
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4 钱沛云;吴志海;冉涛;王志武;陶峥;李辉杰;陈楠;张军;陈国华;黄忠东;高奔;吴兴祥;徐强;薛忠和;邓星长;;EBJ—132SH型悬臂式半煤岩掘进机[A];2003年度中国煤炭工业协会科学技术奖获奖项目汇编[C];2004年
5 陶峥;;完善加载试验技术 提高采掘机械可靠性[A];煤矿安全与机械化——采、掘、运装备论文集[C];2006年
6 孙忠义;周常飞;张安寿;吴兴利;韩保民;项止武;徐永宽;张良海;洪学波;董枫;邱锦波;李红涛;万友山;汪崇建;许森祥;;MG200/450—WD型采煤机[A];2003年度中国煤炭工业协会科学技术奖获奖项目汇编[C];2004年
7 章名东;;浅谈MG300/700型电牵引采煤机抗震性能的技术改进[A];全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2007年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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3 王玉琢 于海东;五虎山上的“猛虎队长”[N];内蒙古日报(汉);2007年
4 陈宾;改进行星轮轴结构 降低采煤机故障率[N];经理日报;2008年
5 沈佳;摆脱依赖进口历史 采煤机有了“永济芯”[N];山西日报;2008年
6 申军平;采煤机采用永济电机“国产芯”[N];中国工业报;2007年
7 特约记者 邢云鹏 记者 薄云山;我国连续采煤机有了“中国心”[N];地质勘查导报;2008年
8 通讯员 王芳 王俊杰 本报记者 李跃生;36年付出,让平凡变得不平凡[N];中国煤炭报;2008年
9 杨颖敏;河北金能石煤机公司新产品受用户“追捧”[N];现代物流报;2007年
10 熊安明 唐旭东;川煤达竹公司 实现综掘机快速除尘[N];中华合作时报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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6 马正兰;变速截割采煤机关键技术研究[D];中国矿业大学;2009年
7 杨健健;采煤机工作状态参数与煤岩硬度影响关系研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
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1 许延晖;露天连续剥离机截割装置设计研究[D];河北工程大学;2013年
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6 王育龙;基于电流信号的煤岩识别方法研究[D];西安科技大学;2013年
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9 焦鑫鑫;基于虚拟样机技术对EBZ-135型悬臂式掘进机截割减速器的研究[D];太原理工大学;2011年
10 车小贺;轻型重载掘进机截割部动态特性研究[D];辽宁工程技术大学;2013年
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