钻孔卸压岩石掘进研究：截齿力学特性与优化参数

"该研究主要探讨了在钻孔卸荷岩石条件下，掘进机截齿的力学特性，旨在优化掘进参数，提高掘进效率。通过有限元分析，研究了不同截割角度、速度和深度对截齿受力的影响，以及单截齿与多截齿同步和异步截割的差异。" 在深部高地应力环境中，钻孔卸荷是一种有效的提高掘进效率的方法，能够减少围岩应力，改善掘进条件。然而，这一过程会导致岩石应力分布非线性，改变其掘进特性。研究中，利用有限元分析软件模拟了不同工况下的掘进过程，重点关注了截割角度对截齿受力的影响。研究表明，当截割角度为30°时，截齿承受的应力较大，不适合用于钻孔卸荷后的岩石掘进。相比之下，45°和60°的截割角度可以显著降低截齿的三向受力，其中60°的截割角度配合2 m/s的截割速度和0.07 m的截割深度，能实现最佳的掘进效果，截齿受力变化率在8%～54%之间。 同时，对于多截齿模拟，截齿间的间距也对受力有显著影响。0.075 m的间距可以使得截齿受力最小。在同步和异步截割对比中，同步截割在X向和Z方向的受力最大特征值均低于异步截割，表明同步截割的掘进效率更高。 这些研究成果为非爆式机械化连续开采在高地应力卸荷岩石中的应用提供了理论支持，有助于优化掘进工艺，减少设备磨损，提高煤炭行业的开采效率和安全性。此外，对于煤矿冲击地压的预防和控制，以及软弱煤岩体的不均匀破坏研究，这些力学特性分析同样具有重要的参考价值。