截齿间距对掘进机破岩效果的影响分析

叶海涛

（晋能控股煤业集团云冈矿，山西 大同 037017）

引言

在掘进过程中，掘进机是重要的破岩掘进设备，掘进机的截齿直接作用于岩层上，对于岩层的破碎起到截割作用[1]。截齿间距是截齿重要的参数，不同的截齿间距具有不同的岩层破碎效果，合理选择不同的截齿间距参数，对于截齿的寿命、截割载荷及截割比能耗等至关重要[2]。通过离散元仿真分析的方式，对不同截齿间距时的截割效果进行分析，从而探讨截齿间距变化时对截割性能的影响规律，为截齿间距的合理选择提供依据。

1 不同截齿间距截齿截割模型的建立

截齿作用于煤岩的过程，相当于对煤岩进行切割作业，截齿间距的合理选择对于破岩效果具有重要的影响。截齿截割过程的受力如图1 所示，截齿的受力与切削深度d 有重要的关系，因此截齿间距s的选择与切削深度d 不可分割，采用两者之间的比值s/d 作为影响参数进行分析[3]。

采用PFC3D 离散元分析的方式对不同的截齿间距作用进行分析，PFC3D 是研究颗粒与颗粒间接触的软件，可以模拟颗粒之间的运动及相互作用，适用于对煤岩的破碎过程进行分析。建立截齿截割的岩层模型，设定模型的大小为40 mm×120 mm×180 mm，岩层颗粒与截齿的作用模型如图2 所示。设定分析过程中的切削深度d 为4 mm，截齿间距s为6～30 mm 等不同的取值，两者之间的比值s/d 为1.5～7.5 之间，对不同的截齿间距作用进行模拟[4]。截割比能耗表示进行单位体积的岩石截割所消耗的能量，常与岩石的性质、旋转速度及刀具的形状有关，是确定掘进机截割效率的重要参数。……