煤炭作為我國(guó)的主要能源，它對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的蓬勃發(fā)展有著很大的重要性。目前，我國(guó)煤礦開采深度不斷增加，一些煤礦已超過(guò)1000m；因此煤礦開采面臨越來(lái)越多的困難。采掘作業(yè)是重要也是困難的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。深部煤層存在高風(fēng)險(xiǎn)因素，研究掘進(jìn)工作面的關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題具有十分重要的意義。那么使用掘進(jìn)機(jī)在煤礦開采中有著怎樣的重要性？

懸臂式掘進(jìn)機(jī)是綜采工作面非常重要的設(shè)備，主要用于掘進(jìn)巷道，為采煤工作面做準(zhǔn)備。由于巷道斷面煤巖賦存條件和物理力學(xué)性質(zhì)的復(fù)雜性和可變性，煤巖在切削過(guò)程中的硬度不斷隨機(jī)變化；因此，在[切割過(guò)程中，切割頭負(fù)載也在不斷變化。復(fù)雜多變的截割頭載荷、不同的煤層傾角以及不斷變化的截割臂水平擺角，導(dǎo)致石煤機(jī)掘進(jìn)機(jī)在水平截割過(guò)程中姿態(tài)不斷變化，嚴(yán)重影響了懸臂式掘進(jìn)機(jī)的定位和定向掘進(jìn)，導(dǎo)致巷道成型質(zhì)量和掘進(jìn)效率下降。因此，研究水平切削過(guò)程中掘進(jìn)機(jī)機(jī)身姿態(tài)響應(yīng)的規(guī)律，對(duì)于提高巷道成形質(zhì)量和掘進(jìn)效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化自動(dòng)切削，實(shí)現(xiàn)綜采工作面“無(wú)人化”作業(yè)具有重要意義。

在機(jī)械化挖掘設(shè)備中，懸臂式掘進(jìn)機(jī)具有特殊的作用。掘進(jìn)機(jī)穩(wěn)定狀態(tài)的確定是掘進(jìn)效率的一個(gè)重要參數(shù)。對(duì)于具有相同功率和重量的掘進(jìn)機(jī)，如果一個(gè)比另一個(gè)更穩(wěn)定，它可以響應(yīng)更高的懸臂力。開發(fā)了一個(gè)新的計(jì)算機(jī)程序來(lái)分析掘進(jìn)機(jī)的穩(wěn)定性。使用該程序可以獲得掘進(jìn)機(jī)的四種穩(wěn)定狀態(tài)(繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)、轉(zhuǎn)向側(cè)面、向后轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng))的值。在本研究中，通過(guò)將該方法應(yīng)用于縱向式掘進(jìn)機(jī)的穩(wěn)定性，研究了截割頭形狀(球形、圓錐形和組合頭)的影響。繞懸臂式掘進(jìn)機(jī)的垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)被發(fā)現(xiàn)是關(guān)鍵的穩(wěn)定狀態(tài)。

在不同的掘進(jìn)機(jī)配件切割頭形狀中，球形頭對(duì)于相似的傾斜角具有更低的力矩值。在這種穩(wěn)定狀態(tài)下，截齒傾斜角的增加會(huì)導(dǎo)致所有切削形狀的力矩值增加。然而，由于效率較高，截齒通常采用小傾角。截齒傾角的增加會(huì)對(duì)所有切削形狀的掘進(jìn)機(jī)滑動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生負(fù)面影響，尤其是錐形頭。

懸臂式掘進(jìn)機(jī)在向后和側(cè)向轉(zhuǎn)彎時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)受截齒傾角變化的輕微影響。獲得的結(jié)果對(duì)所有切割部門都有效；然而，由于吊桿反作用力較低，90°切割扇形比180°切割扇形更方便。