高压水射流辅助掘进机截齿截割实验研究

李 烈，江红祥

（1.东南大学机械工程学院，江苏 南京 211189；2.中国矿业大学机电工程学院，江苏 徐州 221000）

1 引言

煤炭在我国的能源结构中占有重要地位[1]，煤炭的开采和供应关系到我国制造业的发展，影响着我国能源安全。掘进机作为煤矿巷道掘进的主要设备，对煤炭开采效率有重要影响[2]。现有的掘进机单纯依靠截齿截割，截割力大、噪音大、粉尘多、截齿磨损快、易产生火花，既不利于安全生产也不利于提高掘进效率。采用水射流辅助截割技术，能在一定程度上缓解甚至解决上述问题。高压水射流能辅助截齿破碎硬岩、提高截齿截割能力、避免截齿和煤岩干摩擦、降低粉尘并能消除火花，是提高掘进机截割效率的有效手段。文献[3]指出高压水射流辅助掘进机截割硬岩是快速掘进的发展趋势。文献[4]设计了一种旋转磨料水射流截齿，喷嘴和截齿设计为一体式结构，并通过Fluent 软件进行了流场分析，验证了所设计截齿的可行性。文献[5-7]对高压水射流的掘进机水系统进行了设计，绘制了水路控制图，指出高压水射流辅助截割的设计重点在于机械结构设计、旋转密封设计和喷嘴设计。文献[8-9]研究了镐形截齿和煤岩的作用机理，对水射流辅助截齿截割进行了有限元仿真，指出了水射流辅助截割的可行性。目前，关于高压水射流辅助截割的研究主要集中在截齿和射流的配置方式上，且多为定性研究和仿真研究，缺少定量的实验研究，将高压水射流技术应用到掘进机上，对高压水射流辅助掘进机截齿截割进行实验研究。……