采掘机械镐型截齿截割破岩机理研究

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1、博士学位论文采掘机械镐型截齿截割破岩机理研究StudyonFailureMechanismofRockCuttingbyConcialPicksofMiningMachinery国家重点基础研究发展计划973课题(2014CB046301)资助作者：王立平导师：蒋斌松教授中国矿业大学二〇一七年十二月万方数据中图分类号TD821学校代码10290UDC622密级公开中国矿业大学博士学位论文采掘机械镐型截齿截割破岩机理研究StudyonFailureMechanismofRockCuttingbyConcialPicksof

2、MiningMachinery国家重点基础研究发展计划973课题(2014CB046301)资助作者王立平导师蒋斌松教授申请学位工学博士培养单位深部岩土力学与地下工程国家重点实验室学科专业岩土工程研究方向岩土工程稳定性分析研究答辩委员会主席乔卫国评阅人匿名二○一七年十二月万方数据学位论文使用授权声明本人完全了解中国矿业大学有关保留、使用学位论文的规定，同意本人所撰写的学位论文的使用授权按照学校的管理规定处理：作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者须授权所在学校拥有学位论文的部分使用权，即：①学校档案馆和图书馆有权保

3、留学位论文的纸质版和电子版，可以使用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；②为教学和科研目的，学校档案馆和图书馆可以将公开的学位论文作为资料在档案馆、图书馆等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。另外，根据有关法规，同意中国国家图书馆保存研究生学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）。作者签名：导师签名：年月日年月日万方数据致谢本论文是在恩师蒋斌松教授的精心指导和悉心关怀下完成的。回首走过的时光，恩师渊博的学术水平和严谨治学的态度深深感染着我。从踏入学校的第一天起，恩师以全面系统的专业知识和高超的专业研究

4、水平在学业和科研各个环节都对我毫保留地倾囊相授，在生活上也给予我及家人无微不至的关怀和帮助，更重要的从恩师身上学到了许多做人和做事的道理。虽然求学很苦，但有了恩师的指导和关心，自己能够做到求学路上不迷失方向，从而脚踏实地做科研，认认真真做人和做事，心中充满自信并倍感充实。在此论文完成之际，谨向恩师致以最衷心的感谢和最诚挚的祝福，祝愿恩师身体健康、阖家幸福！感谢深部岩土力学与地下工程国家重点实验室和力建学院的靖洪文教授、韩立军教授、杨圣奇教授、李元海教授在论文选题和授课过程中的悉心指导和帮助；感谢实验室张强老师、周钢老师、

5、蔚立元老师、李玉寿老师、卢萌盟老师在我试验开展方面提供的帮助！感谢课题组师弟王晓飞博士、张翼硕士、王凯硕士、何海波硕士、王露硕士、张传虎硕士、李诚硕士在试验准备及试验过程中给予的帮助！感谢孟庆斌博士、苏海健博士、赵维生博士、丁书学博士、刘相如博士、程建龙博士、徐平博士、李雪峰博士、韩观胜博士、吴兴杰硕士、冉军林硕士、李天阳硕士、王学志硕士在学习和生活中给予的关心和帮助！感谢我所在单位河南理工大学刘希亮教授、王有凯教授、梁为民教授、黄小广教授对我的大力支持和帮助！感谢在我论文准备过程中各位老师及工作人员的辛勤工作；感谢审阅

6、我的投稿论文的审稿人，每次根据审稿意见做的修改都能使论文增色不少！感谢妻子在我攻读博士期间对家的悉心打理和照顾，使我能够安心学习和做科研，感谢父母的养育之恩和岳母对我的关心和支持！作者工作得到了国家973计划“深部危险煤层人采掘装备关键基础研究”课题的资助，在此鸣谢！感谢各位专家、教授在百忙之中对论文的审阅与指教！感谢各位专家、教授在我答辩过程中的辛勤工作和指导！2017年12月万方数据摘要研究深部危险煤层无人采掘装备是当前国际煤炭领域的发展前沿和久攻未破的世界性难题，其中面临的一个挑战是高效采掘作业与复杂煤岩条件的适应

7、性冲突，这与采掘机械的截齿破岩机理不清，截割理论无法很好指导实践有很大关系。本文针对现有截割理论研究尚不完善的现状，通过理论分析、物理试验、数值模拟研究了镐型截齿在各种截割条件及截割参数下截齿的截割力变化规律及煤岩的破坏模式，主要研究成果如下：（1）基于Evans截割模型,采用极限平衡分析法，提出一个新的平面截割截槽对称峰值截割力的理论计算公式，相比现有其他理论公式，除考虑截齿半锥角，煤岩抗拉强度及齿岩摩擦系数的影响外，引入了煤岩脆性指数这个新的参数，与试验结果更为吻合。（2）分析了截齿半锥角、煤岩脆性指数对煤岩崩裂角、

8、接触半径、齿岩摩擦系数的影响，提出了修正的Roxborough公式中比例因子的理论确定方法以及满足平面截割截槽对称条件的理论公式。（3）采用截槽非对称与截槽对称条件下截齿在接触半径和峰值截割力上的等效方法，换算出截槽对称下的等效截割厚度，根据简化的截槽对称的峰值截割力公式推导出了截槽非对称的峰值截割力。（4）结合带圆