采掘机械第1篇2章

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1、第二章煤岩破碎理论1、煤和岩石都是非均质的物质，内部还含有多种杂质；2、被层理和裂缝（节理）等分割，具有明显的脆性；3、上述原因表现为煤、岩的各项异性。煤岩的破碎过程具有随机性和较大的动载；至今还没有一种理论可以用来研究和计算采掘机械的载荷；4、只能主要是实验和数理统计的方法研究煤、岩的破碎问题；从四个方面扼要介绍煤岩破碎方面的一些情况1、了解煤、岩力学特性；2、煤、岩破碎理论和截割过程；3、截割刀具与截割阻力；4、截槽形状与截割参数。第二章煤岩破碎理论采掘机械的工作对象是煤和岩石，工作机构破碎煤岩矿体是采掘机械最主要的

2、功能。煤岩破碎理论是研究机械破落煤岩过程中，刀具与煤、岩体相互作用的有关能量转换、破碎机理和受力分析等问题的一门学科。研究煤岩破碎理论，对设计、制造和使用采掘机械起着理论指导作用。第一节煤岩的物理机械性质煤岩是非均质、非连续和各向异性的脆性物质，赋存地下的煤岩体内部还受地应力的作用。一、煤岩的物理性质密度、孔隙度、含水量、松散性、稳定性、导电性、传热性等，与采掘机械的工作密切相关的性质有：第一节煤岩的物理机械性质1．密度单位体积煤岩在干燥状态下的质量。在1.3～1.45t/m3变化，计算时取1.35t/m3。2．湿度煤岩

3、的湿度用其含水率表示。含水率指在煤岩的缝隙中存留的水的质量与煤岩固体质量之比。含水率高的煤岩体，结构被弱化，强度明显降低。开采时功率消耗会明显降低，粉尘也将减少。但巷道围岩易产生变形，巷道维护的难度增加。第一节煤岩的物理机械性质3．松散性煤岩被破碎后其容积增大的性能。破碎后与破碎前煤岩的容积之比——松散比(或松散系数)。4．稳定性煤岩暴露出自由面以后，不致塌陷的性能。二、煤岩的机械性质煤岩体受到机械施加的外力时所表现的性质。在破碎煤岩时，借助于煤岩的机械性质选择对煤岩体作用力的形式、破岩工具的种类和形状。煤岩的机械性质主

4、要包括弹性、塑性、脆性、强度、硬度、坚固性、截割阻抗、磨砺性等。第一节煤岩的物理机械性质1.强度煤岩体在一定条件下受外力作用开始破坏时所具有的极限应力值。y：j：l=1：(0.1～0.4)：(0.03～0.1)在设计采煤机械时，应尽量利用拉伸或剪切破坏，以减少刀具受力和能耗。层理和节理发育的煤岩体，其强度要低于层理和节理不发育的煤岩体；沿垂直层理方向的强度要高于平行层理方向的强度。煤岩为非均质材料，各向异性，抗压、抗剪和抗拉强度关系：第一节煤岩的物理机械性质2.硬度煤岩抵抗尖锐工具侵入的性能。反映煤岩体在较小的局部

5、面积上抵抗外力作用而不被破坏的能力，大小取决于煤岩体的结构、组成颗粒的硬度、形状和排列方式等。硬度越大，截割、钻凿越困难。3．接触强度按实验测压头上的载荷值与压头下表面积之比计算pk岩石接触强度，MPa；Pi岩石材料脆性破坏瞬间的压头载荷，N；n压头下压次数；S压头下表面积，mm2。第一节煤岩的物理机械性质接触强度在掘进机设计与使用中经常遇到。前苏联根据接触强度值的大小，岩石分六类：松软，次中等坚固，中等坚固，坚固，很坚固和极坚固。4．弹性、塑性与脆性弹性、塑性与脆性反映煤岩受外力作用与其变形之间关系的性质。弹性：所受外

6、力撤消后煤岩恢复原来形状的性能。破碎弹性较高的煤岩，消耗的能量较多，且由于弹性变形，破碎也比较困难。塑性：所受外力消失后煤岩不能恢复原来形状的性能。破碎塑性高的煤岩，消耗的能量较多。脆性：煤岩破碎时不带残余变形的性能。脆性高的煤岩，容易破碎，消耗的能量也较小。第一节煤岩的物理机械性质5．坚固性表示煤岩破碎难易程度的综合指标，是煤岩体抵抗拉压、剪切、弯曲和热力等作用的综合表现。坚固性系数(普氏系数)表示煤岩的坚固性大小。①捣碎法测量坚固性系数②根据煤岩的极限抗压强度(MPa)近似确定f<4为煤，f=4～8为中等坚固岩石，f

7、≥8为坚固岩石。煤分三级，软煤f<1.5，中硬煤f=1.5～3，硬煤f>3。第一节煤岩的物理机械性质6．截割阻抗截割阻抗比普氏系数更能确切地反映煤的可截割性能，作为采掘机械设计和选型的主要技术参数。截割阻抗：单位截割深度作用于刀具上的截割阻力，A(kN/m)表示。1，9-立柱；2-刀杆；3-卡紧器；4-刀具；5-测力传感器；6-记录仪；7-电动机；8-绞车Ż-刀具截割阻力平均值，kNh-截割深度，m第一节煤岩的物理机械性质为得到工作面的A值，在工作面接近顶板、底板、截高中间处，以及沿煤层倾斜方向不同部位进行多次测量，取其

8、平均值作为该工作面的A值。煤层按截割阻抗分：A≤180kN/m的煤为软煤，适合用各种刨煤机特别是脆性煤层适于刨煤机；A=180～240kN/m的煤为中硬煤，其中韧性煤适合用采煤机，脆性煤适于滑行刨煤机；A=240～360kN/m的煤为硬煤，韧性煤须用大功率采煤机，脆性煤可用滑行刨煤机。截割阻抗与坚固性系数关系：A=1