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作者：杨森;许嘉伟;郭玙博;韩江伟;马军强;
单位：西安科技大学能源与矿业工程学院;教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室;
摘要：掘锚一体化施工是煤层巷道智能高效掘进的发展方向,滚筒截割参数是感知煤体性质变化的第一手数据,掌握其与煤体力学性质的关联规律是实现掘进智能感知的理论基础。抗拉各向异性是煤体的典型力学特征,对破岩与支护工艺设计有显著影响。采用颗粒离散元法,通过“等效夹层”结构实现煤体模型的抗拉各向异性;耦合滚筒与煤体模型,实现滚筒截割方向上煤体抗拉各向异性的可控调节。通过5组不同截割角度的动态截割试验,分析滚筒扭矩与截割阻力信号的变化特征,得出煤体抗拉各向异性对掘锚机截割参数的影响规律。具体结论如下:(1)滚筒截割下拉方向与最小抗拉强度加载方向之间夹角减小过程中,滚筒扭矩呈现增大趋势,扭矩波动性逐渐被抑制,波动幅度从6 209 N·m降低至5 491 N·m;(2)截割阻力信号反映出煤体“压密”与滚筒降速现象呈现此消彼长态势,煤体呈现“整体扰动—扰动消散—局部破坏”3个阶段;(3)滚筒截割下拉方向与煤体最小抗拉强度加载方向重合度越高,煤体对截割的响应振动越大,局部破坏效应越强烈。
关键词：掘锚一体机;;抗拉各向异性;;滚筒截割参数;;煤层巷道掘进
基金资助：国家自然科学基金资助项目(52474180,52004204);; 中国博士后科学基金面上资助项目(2022MD723829);; 西安科技大学优青资助项目(2022YQ3-08)
