Особенности формирования элементарных сколов в процессе резания углей и изотропных материалов эталонным резцом горных машин
- 1 — д-р техн. наук профессор Санкт-Петербургский горный университет
- 2 — канд. техн. наук доцент Санкт-Петербургский горный университет
- 3 — аспирант Санкт-Петербургский горный университет
Аннотация
Процесс резания хрупких углей и пород одиночным резцом горных машин рассматривается, в отличие от общепринятого интегрального подхода, дифференцированно, с позиций формирования последовательных элементарных сколов, составляющих срез. Процесс формирования элементарного скола во времени рассматривается в виде последовательно сменяющих друг друга фаз. Ввиду сложности и многофакторности процесса предпочтение отдается экспериментальным стендовым исследованиям с использованием эталонных резцов, изотропных материалов и реальных блоков пород. Показано существенное влияние на значения параметров сколов времени действия статических сил, особенностей формирования полей напряжений в подрезцовой зоне массива и условий возникновения и развития магистральных трещин в околорезцовых зонах массива в процессе резания. Принятый фазово-энергетический метод анализа процесса, который наиболее полно соответствует структуре исследуемого процесса, позволил выявить более значимое, чем считалось ранее, влияние на процесс резания, изменчивости скорости резания и запаса потенциальной энергии в приводе резца. Высказано предположение о возможности целенаправленного формирования параметров элементарных сколов. Предложены новые способы повышения эффективности процесса резания углей и горных пород, в частности снижения максимальных нагрузок и удельного расхода энергии. Указана возможность снижения измельчения горной массы и пылеобразования.
Литература
- Beron A.I., Pozin E.Z. On the assessment of the energy balance of the process of cutting coal. Tr. IGDim. A.A.Skochinskogo. Podzemnayarazrabotkaugol'nykhplastov. 1972. Iss.93, p.10-20 (in Russian).
- Buyalich G.D., Antonov Yu.A., SheikinV.I. On the direction of reducing the stress-strain state of the bottomhole zone of a coal seam. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'. 2011. Iss. N2: Gornoe mashinostroenie, p.198-202 (in Russian).
- Dokukin A.V., Frolov A.G. Improving coal mining machines based on the kinetic theory of strength. Nauchn. soobshch. IGD im. A.A.Skochinskogo. 1977. Iss.149, p.33-41 (in Russian).
- Gabov V.V., Solov'ev V.S., Zadkov D.A., Kolomoets G.I. The dependence of the maximum cutting forces of brittle frac-tured coals on the time of the load.Gornoeoborudovanieielektromekhanika. 2006. N7, p.37-39 (in Russian).
- Zagrivnyi E.A., Basin G.G. Formation of the external dynamics of mining machines. Zapiski Gornogo instituta. 2016. Vol.217, p.140-149 (in Russian).
- Gabov V.V., Zadkov D.A., Lykov Yu.V., Gurimskii A.I., Shpil'ko S.I. Features of the operation of roadheaders in the mines of OJSC “Vorkutaugol”. Gornoe oborudovanie i elektromekhanika. 2008. N12, p.2-6 (in Russian).
- Pozin E.Z. The study of the process of destruction of coal by mechanical means in the IHM them. A.A. Skochinsky.Ugol'. 1992. N12, p.60-62 (in Russian).
- Pozin E.Z., Melamed V.Z., Ton V.V. Destruction of coal by excavation machines. Мoscow: Nedra, 1984, p.288 (in Russian).
- Frolov A.G. To the method of solving problems of increasing the output of large classes and reducing dust generation during coal mining. Nauch. soobshch. IGDim. A.A. Skochinskogo. 1972. Iss.100, p.152-161 (in Russian).
- Balaji Aresh. Fundamental Study in to the Mechanics of Material Removal in Rock Cutting: Doktoralthesis. University of Northumbria at Newcastle upon Tyne. 2012, p.169.
- Buyalich G.D., Buyalich K.G., Umrikhina V.Yu. Study of Falling Roof Vibrations in a Production Face at Roof Support Resistance in the Form of Concentrated Force. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing. 2016. Vol.142. P.012120. DOI: 10.1088/1757-899X/142/1/012120.
- Crosland D., Mitra R., Hagan P. Changes in Acoustic Emissions When Cutting Difference Rock Types. Coal Operators' Conference. University of Wollongong & the Australasian Institute of Mining and Metallurgy. 2009, p.329-339.
- Gabov V.V., Lykov Y.V., Bannikov A.A. Analyzing coal breakage while mining at the mines of Vorkuta. International Mining Conference Advanced mining for sustainable development. Halong, 2010, p.283-285.
- Gabov V.V., Zadkov D.A. Energy-saving modular units for selective coal cutting.Eurasian mining. 2016. N1, p.37-40. DOI: 10.17580/em.2016.01.06.
- Gabov V.V., Zadkov D.A. Peculiarities of stress field formation during cutting isotropic material by mining machine cut-ters. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. IPDME. 2017. Vol. 87, p.022007. DOI: 10.1088/1755-1315/87/2/022007.
- Hua Gua. Rock cutting studies using fracture mechanics principles. Doctor of Philosophy thesis. Department of Civil and Mining Engineering, University of Wollongong, 1990. p.225.
- Kazanin O.I., Sidorenko А.A. Interaction between gas dynamic and geomechanical processes in coal mines.ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2017. Vol.12. Iss.5, p.1458-1462.
- Khair A.W. Research and Innovations for Continuous Miner's Cutting Head, for Efficient Cutting Process of Rock/Coal. 17 International Mining Congress and Exhibition of Turkey-IMCET 2001, p.45-55.
- Shen H.W., Hardy H.R., Khair A.W. Laboratory study of acoustic emission and particle size distribution during rotary cutting.International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 1997. Vol.34. Iss.3-4, p.121.e1-121.e16. DOI: 10.1016/S1365-1609(97)00247-5
- Sidorenko А.A., Sishchuk J.M., Gerasimova I.G. Estimation of methane emission from a longwall panel.ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. Vol.11.N7, p.4448-4454.
- Wang S., Su J., Hagan P. Energy dissipation characteristics of sandstone cutting under mechanical impact load.Computer modelling & new technologies. 2014. 18(3), p.13-20.
- Zadkov D., Bolshakov V. Mining machinery: enhancing cutting efficiency. Russian mining. 2005. N1,р.19-21