碟盘刀具破碎煤岩的粒度关联特征研究

徐鹏; 刘春生; 程硕; 党振乾

doi:10.19606/j.cnki.jmst.2025039

矿业科学学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (04) : 670 -682. DOI: 10.19606/j.cnki.jmst.2025039

碟盘刀具破碎煤岩的粒度关联特征研究

徐鹏, 刘春生, 程硕, 党振乾

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摘要

机械截割刀具与煤岩作用所形成破碎煤岩的形态、粒度分布特征和产尘特征，是综合反映破岩效率和作业安全的重要指标。基于碟盘刀具破碎煤岩的振动截割试验，分析煤岩破碎后的本体与破碎体的宏—细观形态特征。建立块粒度的熵表征模型并验证其度量破碎程度的可行性，利用激光粒度仪检测碟盘刀具破碎煤岩过程中漂浮性粉尘的尘粒度分布，采用极差和贡献度探究块粒度和产尘率的敏感性，分析破碎特征与破岩参数的关联特性。结果表明：碟盘刀具楔面与齿刃的结构特征，使破碎后的煤岩本体呈现出月牙形断面和断续性截割痕迹。破碎体中，大块煤岩多呈现片状月牙形，其中粒径大于8 mm的破碎煤岩块占比高，切削厚度对大块煤岩占比影响最显著，贡献度达73.11%,振动频率和碟盘倾角对于增加煤岩的破碎程度呈正相关，破碎煤岩的块粒度分布特征可用Rosin-Rammler分布函数进行描述。尘粒的细观形态呈现多棱边形和近球形双态，进给速度的增加会加剧碟盘刀具与煤岩的接触机会，其对产尘率的贡献度为61.88%,振动频率的增加导致产尘率呈上升趋势，碟盘倾角增加时，碟盘与煤岩的接触面积减小，致使产生粉尘的机会变少。