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竖井全断面掘进机异型刀盘的滚刀布局
1
作者 黄鸿颖 管会生 +2 位作者 母国旺 罗毅 谢元 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第3期704-713,730,共11页
为解决竖井全断面掘进机类“W”型刀盘滚刀布局困难的问题,基于离散元法研究滚刀安装排布参数对滚刀破岩效果的影响规律,通过粒子群优化算法得到滚刀整体布局优化方案.首先,分别建立掌子面凹陷区域处和锥面处滚刀组协同破岩的二维离散... 为解决竖井全断面掘进机类“W”型刀盘滚刀布局困难的问题,基于离散元法研究滚刀安装排布参数对滚刀破岩效果的影响规律,通过粒子群优化算法得到滚刀整体布局优化方案.首先,分别建立掌子面凹陷区域处和锥面处滚刀组协同破岩的二维离散元模型;然后,研究不同布刀间距的凹陷区域处滚刀组协同破岩效果,揭示锥面处滚刀刀间距及安装倾角对岩石破碎情况、滚刀载荷和破岩效率的影响规律,以破岩比能为指标得到合理的锥面处滚刀刀间距和安装倾角;最后,分析确定星型布局方式是适合异型刀盘上滚刀的布局方式,并利用粒子群算法优化滚刀布局方案.研究结果表明:千枚岩地层中凹陷区域处应该缩小滚刀组的布刀间距;锥面处异型刀盘的滚刀采用垂直锥面安装方式时,岩石破碎效率更高;滚刀布局优化后的异型刀盘径向载荷减小24.07%,刀盘合力矩减少40.83%.研究成果可为竖井工程中异型刀盘的滚刀布局提供参考. 展开更多
关键词 竖井全断面掘进机 异型刀盘 离散元法 比能 滚刀布局
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全断面竖井掘进机锥形刀盘破岩机理研究 被引量：1
2
作者 王帅 刘鹏远 +5 位作者 李阁强 董振乐 李东林 韩伟锋 焦雷 宋斌 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期287-293,300,共8页
刀盘刀具系统作为全断面竖井掘进机的关键组成部分,不同刀盘锥度及刀间距对滚刀破岩起决定性的作用。运用ABAQUS软件建立滚刀动态破岩模型,分析不同刀盘锥度和不同刀间距对滚刀破岩的影响,并获取了滚刀在破岩过程中的受力情况及破岩效... 刀盘刀具系统作为全断面竖井掘进机的关键组成部分,不同刀盘锥度及刀间距对滚刀破岩起决定性的作用。运用ABAQUS软件建立滚刀动态破岩模型,分析不同刀盘锥度和不同刀间距对滚刀破岩的影响,并获取了滚刀在破岩过程中的受力情况及破岩效率。结果表明:滚刀破岩效率随着刀盘锥度的增大而减小,滚刀破岩效率随着滚刀安装半径的增大而减小,综合滚刀受力、破岩效率和实际工况,得到刀盘锥度为120°、滚刀刀间距为40 mm时,滚刀破岩效率最高。为竖井掘进机锥形刀盘设计提供了理论依据,有效提高了竖井掘进机破岩效率和整机研制水平。 展开更多
关键词 全断面竖井掘进机 锥形刀盘 破岩机理 破岩效率
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基于ADAMS的全断面竖井掘进机锥形刀盘载荷特性 被引量：1
3
作者 王帅 郭庚鑫 +5 位作者 李阁强 董振乐 李东林 韩伟锋 焦雷 宋斌 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第17期7122-7130,共9页
全断面竖井掘进机锥形刀盘在竖井施工中具有导向性好、姿态调整方便等优点,滚刀作为竖井掘进机施工中最直接的破岩工具,获取其载荷分布规律对于竖井掘进机的刀盘刀具系统的合理设计和掘进过程中装备姿态的调整具有重要意义。基于ADAMS... 全断面竖井掘进机锥形刀盘在竖井施工中具有导向性好、姿态调整方便等优点,滚刀作为竖井掘进机施工中最直接的破岩工具,获取其载荷分布规律对于竖井掘进机的刀盘刀具系统的合理设计和掘进过程中装备姿态的调整具有重要意义。基于ADAMS建立了全断面竖井掘进机锥形刀盘与岩体耦合模型,合理施加约束条件对正常掘进工况进行仿真,获取了竖井掘进机锥形刀盘刀具的载荷分布规律。结果表明:由于安装方式的不同,正滚刀所受到的侧向力和滚动力均大于中心滚刀,对正滚刀刀座与辐条之间的连接强度提出了更高要求;随着正滚刀在刀盘上安装半径的增大,其受到的垂直力也增大。中心滚刀所受到合力载荷稳定性较正滚刀明显较好,波动更小;随着滚刀在刀盘上安装半径的增加,滚刀所受到的合力载荷大小波动更大,载荷稳定性也更差。 展开更多
关键词 全断面竖井掘进机 ADAMS动力学仿真 锥形刀盘 滚刀载荷 雨流计数 稳定性分析
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全断面竖井掘进机上排渣关键技术研究与试验 被引量：20
4
作者 贾连辉 吕旦 +2 位作者 郑康泰 肖威 冯琳 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2020年第11期1657-1663,共7页
为解决竖井掘进机施工过程中竖向排干渣的难题,提出全断面竖井掘进机上排渣技术。首先,介绍上排渣系统的技术原理和排渣能力;然后,针对岩渣粒径控制技术、刮板输送机刮渣技术、刮渣盲区清渣技术、斗式提升机转渣技术进行研究;最后,进行... 为解决竖井掘进机施工过程中竖向排干渣的难题,提出全断面竖井掘进机上排渣技术。首先,介绍上排渣系统的技术原理和排渣能力;然后,针对岩渣粒径控制技术、刮板输送机刮渣技术、刮渣盲区清渣技术、斗式提升机转渣技术进行研究;最后,进行不同推力和转速等多种工况下的掘进试验。结果表明:上排渣技术可行,岩渣粒径可控,排渣系统运转正常。全断面竖井掘进机上排渣技术,为竖井掘进机机械化连续排渣提供了一种可行可靠的方法,有利于促进竖井掘进施工技术的进步。 展开更多
关键词 全断面竖井掘进机 上排渣 粒径控制 刮板输送机 斗式提升机
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全断面竖井掘进机研制及关键系统试验 被引量：15
5
作者 郑康泰 贾连辉 +3 位作者 牛梦杰 吕旦 肖威 王晓龙 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2021年第10期1794-1800,共7页
传统矿山法竖井施工面临着涌水、地热和地应力等危险性问题,钻井法对地层的适应性较差,沉井法受开挖深度的限制。为解决竖井施工效率低、环境恶劣、安全性低和机械化程度低等问题,结合隧道掘进机技术及矿山法竖井施工工艺,研发设计一种... 传统矿山法竖井施工面临着涌水、地热和地应力等危险性问题,钻井法对地层的适应性较差,沉井法受开挖深度的限制。为解决竖井施工效率低、环境恶劣、安全性低和机械化程度低等问题,结合隧道掘进机技术及矿山法竖井施工工艺,研发设计一种集开挖、出渣和支护平行作业的全断面竖井掘进机。根据目前竖井施工的支护方式,取消后配套改用吊盘结构,采用多地层同步清渣的破岩系统、多机构联合排渣技术、环形支撑推进系统、专用导向系统和设备远程控制系统等多项创新性设计。该研制成果已在厂区基坑内完成关键系统的功能试验,可实现掘进、出渣同步作业,试验成井井壁质量较好,为竖井全断面施工提供了一种可靠的工法,有助于竖井施工的机械化发展。 展开更多
关键词 全断面竖井掘进机 同步清渣 多机构联合排渣 环形支撑推进系统 竖井专用导向系统
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上排渣式全断面竖井掘进机凿井技术与应用 被引量：7
6
作者 吕旦 贾连辉 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第1期151-160,共10页
为验证全断面竖井掘进机凿井技术的可靠性,依托宁海抽水蓄能排风竖井工程,解析上排渣式全断面竖井掘进机上排渣系统、开挖系统、姿态调整系统及井下动态实时监控系统等关键系统的设计及应用。应用表明:1)在井壁上布置环向导水槽和优化... 为验证全断面竖井掘进机凿井技术的可靠性,依托宁海抽水蓄能排风竖井工程,解析上排渣式全断面竖井掘进机上排渣系统、开挖系统、姿态调整系统及井下动态实时监控系统等关键系统的设计及应用。应用表明:1)在井壁上布置环向导水槽和优化掘进排渣参数,保证了竖井掘进机在凝灰岩含水地层的顺利通过;2)采用前装刀设计满足使用要求,通过刀盘支地系统和刀具更换工装,实现了竖井掘进机前装刀的安全更换;3)采用竖井掘进机独特的姿态调整方法,满足了井筒掘进的精度要求;4)基于渣土称重和热成像原理,解决了粉尘环境下吊桶装渣的可视化作业;5)采用基于UWB技术的竖井掘进机分层平面定位系统,实现了竖井作业区域内人员的实时定位。 展开更多
关键词 全断面竖井掘进机 凝灰岩 上排渣系统 刀具更换 姿态调整 实时监控
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上排渣型全断面竖井掘进机凿井工艺及工业试验 被引量：4
7
作者 贾连辉 肖威 +3 位作者 吕旦 程剑林 黄志绪 徐琼 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第4期714-719,共6页
为解决传统钻爆法和钻井法在大深度和盲竖井施工中的局限和不足,研究并提出上排渣型全断面竖井掘进机机械化凿井工艺,即采用全断面钻进、机械式上排渣,实现一次性成井。首先,介绍上排渣型全断面竖井掘进机的设计理念,并对整机的开挖系... 为解决传统钻爆法和钻井法在大深度和盲竖井施工中的局限和不足,研究并提出上排渣型全断面竖井掘进机机械化凿井工艺,即采用全断面钻进、机械式上排渣,实现一次性成井。首先,介绍上排渣型全断面竖井掘进机的设计理念,并对整机的开挖系统、出渣系统、支护系统、导向系统以及纠偏系统的工作原理和整机的具体性能参数进行介绍;然后,针对竖井掘进机施工应用时的始发井修建要求、设备组装顺序、调试步骤、井身段施工的具体工艺流程、拆机顺序等各工序的施工技术要点进行详细说明,并进一步总结上排渣型全断面竖井掘进机的工法优势及应用前景;最后,基于上排渣型全断面竖井掘进机在宁海抽水蓄能电站竖井施工中的工业试验,分析竖井掘进机的施工进度并阐述竖井掘进机穿越不良地层中的应对措施。 展开更多
关键词 上排渣 全断面竖井掘进机 凿井工艺 工业试验
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全断面竖井掘进机大直径锥形刀盘模态研究与优化
8
作者 吴康 宗志栓 +3 位作者 张庆军 肖清安 邱泽刚 李阁强 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期369-374,共6页
以前期研发的全断面竖井掘进机为对象,结合竖井垂直开挖的施工特点,充分考虑刀盘动力学特性,对大直径锥形刀盘进行模态分析并根据分析结果对刀盘结构优化,为大直径锥形刀盘结构优化设计和改进提供理论依据。结果表明:通过自由模态分析... 以前期研发的全断面竖井掘进机为对象,结合竖井垂直开挖的施工特点,充分考虑刀盘动力学特性,对大直径锥形刀盘进行模态分析并根据分析结果对刀盘结构优化,为大直径锥形刀盘结构优化设计和改进提供理论依据。结果表明:通过自由模态分析可以很好地验证刀盘各零部件连接的正确性;通过约束模态分析,发现刀盘在4阶振型,即固有频率为32.736 Hz和32.308 Hz时共振最严重;根据约束模态分析结果,对所设计的刀盘进行优化提升刚度,使同一阶振型下振动变形面积明显减少,变形区域主要集中在强度较高的上圈梁处,对保证刀盘整体结构强度、减少振动变形具有重要意义。 展开更多
关键词 刀盘结构 力学分析 模态分析 共振现象 全断面竖井掘进机
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预切缝位置及深度对SBM滚刀破岩的影响 被引量：1
9
作者 杨仁树 康一强 +3 位作者 杨立云 刘康 丁晨曦 樊谨豪 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期415-425,共11页
利用水射流对岩体进行预切缝是提高竖井全断面掘进机破岩效率、实现深部资源机械化开发的关键技术。针对预切缝位置及深度合理参数选取的难题,首先指出了锥面刀盘带动下滚刀破岩的工况特征,进而基于Cohesive单元方法,建立了预切缝条件... 利用水射流对岩体进行预切缝是提高竖井全断面掘进机破岩效率、实现深部资源机械化开发的关键技术。针对预切缝位置及深度合理参数选取的难题,首先指出了锥面刀盘带动下滚刀破岩的工况特征,进而基于Cohesive单元方法,建立了预切缝条件下的滚刀破岩离散-连续耦合数值模型。以完整岩体为对照组,对比分析了不同预切缝距离和深度对滚刀破岩的受力特征和岩石破碎特征的影响规律。阐述了预切缝条件下,滚刀破岩时密实核形成、块状岩渣形成、Hertz裂纹扩展3个阶段性特征,指出了岩体的非对称破碎特性和不同区域岩渣的形成机制。最终从滚刀受力、破岩面积、破岩比能耗、岩渣破碎程度4个方面综合分析,确定了预切缝的最佳距离和深度取值范围。研究结果表明:预切缝可以显著减小竖井全断面掘进机滚刀破岩过程中的贯入力和侧向力。与完整岩体相比,贯入力峰值降低了44.0%~10.3%。侧向力峰值降低了35.2%~6.5%。预切缝间距及深度较小时,会限制滚刀破岩范围,同时使得破碎岩体块度更小,导致破岩比能耗增高。随着预切缝深度的增大,破岩体积先增大后趋于稳定,比能耗先减小后保持不变。最终,确定了切缝距离为70~90 mm,深度为60~80 mm时破岩效果最佳,破岩体积较无切缝时提高约1倍,破岩比能耗降低69.2%。研究结果为刀盘辅助破岩装备的设计及参数确定提供了参考。 展开更多
关键词 预切缝 滚刀破岩 分形维数 竖井全断面掘进机
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