随着井下机械化水平的不断提高,综掘面粉尘浓度也在持续增长,过高的粉尘浓度给井下工人的生命健康安全带来极大的威胁。不同矿井掘进面间的破碎产尘特性各不相同,需要有针对性的制定防尘、防护措施,降低防护冗余或防尘效果不佳等现象的发生。因此研究综掘面煤体破碎产尘特性,对提高矿井安全生产管理,科学制定防尘措施等方面具有重要的意义。本文以掘进机截割部为研究对象,采用理论分析、实验室实验和数值模拟相结合的方法进行研究。首先,对镐形截齿的破煤理论与相似理论进行研究,探究了截齿与煤体间的接触模型,单齿以及截割头的受力状态和载荷计算公式,对相似理论的基本原理进行了介绍,为截割破碎产尘试验台的设计提供理论基础。然后,依据掘进机截割部的实际参数,结合试验平台破煤需求与相似比例系数,确定截割破煤试验平台的设计参数,完成主传动装置、固定装置、推进装置、密闭装置等主要部分的组装后,成功构建出截割破煤试验平台。通过对不同矿井煤样,施加相同的牵引速度和截割转速,研究煤体的理化性质与产尘特性之间的关系。实验室试验研究表明:不同煤样间的产尘浓度与破碎特性间存在较大的差异,与煤体内的物理性质关系密切。煤体内的水分对截割破碎产尘起到抑制作用,含水率越高的煤样,其可呼吸粉尘与PM2.5的累积占比就越低;煤体中固定碳含量越高的煤样,产尘率就越高,可呼吸性粉尘与PM2.5的累积占比越高;挥发分含量与产尘特性间的规律并不明显;坚固性系数越高的煤样,越容易破碎,相应的产尘率也就越低。最后,以离散元理论为基本依据,利用EDEM离散元模拟软件,构建出截割破煤仿真模型,采用控制变量的方法,对不同性质煤样的破碎产尘特性进行研究,数值模拟研究表明:在相同截割参数条件下,对不同煤样进行截割时载荷间存在较大的差异。依据截割比能耗公式可知,在截割体积相同的条件下,截割比能耗受截割阻力影响,产尘量越大的煤体,其截割阻力也就越大。模拟得出各煤样产尘量的大小顺序与试验结论相符。图[46]表[13]参考文献[76]