龚伟华

（晋能控股煤业集团有限公司马脊梁矿，山西 大同 037003）

引言

在煤矿开采过程中，自动化的综采掘进能够有效地提高开采的效率，降低开采的成本，提高矿井的经济效益。掘进机是进行自动化开采的关键设备，截割头作为直接的开采部件，其割煤的效率决定了掘进机的截割效率[1]。截割头的运动速度与自身受到的载荷及截割比能耗具有直接的关系。在进行矿井的掘进过程中，运动速度的不同影响着掘进机的效率及使用寿命[2]。针对截割头运动速度的影响，采用有限元分析的方式，对截割头的横切速度和钻进速度分别进行分析，从而确定最优的截割状态及截割性能，获得合理的运动参数，提高截割的性能。

1 掘进机截割煤壁模型的建立

对掘进机的横切速度及钻进速度进行分析，包含了横截工况及钻进工况，采用UG 进行截割头及煤壁三维模型的建立，设定选取的煤壁规格（长×宽×高）为1 200 mm×1 200 mm×1 200 mm，将所建立的实体模型导入到LS-DYNA 分析软件中。LS-DYNA 是动力分析软件，在工程领域具有广泛的应用，对结构、冲击、地质变化等结构分析问题具有较高的可靠性[3]。

由于截齿及截割头的形状复杂，采用四面体单元的形式对其进行网格划分，设定单元的边长为50 mm 进行智能网格划分，得到如图1 所示的有限元模型。设定截齿和截割头的材料模型为20 号RIGID刚体材料，煤岩的材料模型为D-P 弹性材料，由此对掘进截割的横切速度及钻进速度进行仿真分析。

图1 截割模型的建立