水射流噴嘴位置和壓力對掘進機破巖性能的影響

任國強

（山西蘭花科技創業股份有限公司唐安煤礦分公司， 山西 晉城 048400）

引言

掘進機的切割機在切割堅硬和磨蝕性巖石時，會受到高作用力、過度磨損和高溫，導致切割機壽命降低、增加機器停機時間。以往的研究表明，水射流有助于顯著提高推進速度，減少粉塵產生，延長切割機壽命，切割力可以減少兩倍，刀具壽命可以延長一倍。噴水噴嘴相對于鎬的位置對于提高切割效率至關重要。以往的研究主要集中在噴嘴位置與單一刀具之間的關系[1-3]。

本文將針對噴嘴最佳位置的噴射、水射流壓力對射流速度的影響以及巖石的破巖性能等方面做進一步的研究。

1 實驗程序

1.1 噴嘴位置

為了研究噴嘴位置對巖石破碎效率的影響，分別對如圖1 所示三種位置的水射流配置與撿拾器相關的噴嘴進行分析。如圖1-1 所示為帶有前置噴嘴的刀盤，噴嘴連接到刀盤上并與鎬座分離。位于刀盤中心位置的噴嘴，如圖1-2 所示，噴嘴埋頭嵌入鎬，使高壓水流過鎬。帶有后部定位噴嘴的刀盤，如圖1-3 所示，噴嘴放置在撿拾器上。為其拾取定位距離的噴嘴前后定位配置約為18 mm。

圖1 一個系統的水射流噴嘴相對于鎬三種位置配置

1.2 巖石標本

在本研究中，巖石樣本采用42.5 級硅酸鹽水泥、B 級石膏粉和河砂。混合后的材料放入模具和巖石盒中，巖石箱的高度、寬度和厚度分別為1000 mm、800 mm 和600 mm。圓柱形試樣的直徑和長度分別為50 mm 和100 mm。人造巖石的力學特性如表1 所示。

表1 人造巖石屬性

1.3 測試平臺

巖石破碎平臺如圖2 所示。……