煤岩截割理论

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1、第一章煤岩截割理论§1-1概述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功能。研究刀具与煤、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。采掘机械最主要的功能是破碎并剥落煤岩体，采掘机械消耗的功率，主要与截割及牵引机构剥落煤岩体所遇到的阻力有关。可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，计算截割机构载荷，合理选择机械结构的形式和参数，保证机械设备的工作可靠性。现场试验法:可得到最接近实际的数据，一般只能测量最基本的项目。第一章煤岩截割理论§1-1概述采掘机械的工作对象是煤和岩石，工作机构破碎煤岩矿

2、体是采掘机械最主要的功能。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。采掘机械最主要的功能是破碎并剥落煤岩体，采掘机械消耗的功率，主要与截割及牵引机构剥落煤岩体所遇到的阻力有关。可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，计算截割机构载荷，合理选择机械结构的形式和参数，保证机械设备的工作可靠性。模化试验法:在实验室内用试验台按照相似理论的要求进行试验和处理试验结果的方法。第一章煤岩截割理论§1-1概述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功能。刀具与煤、岩体相互作用的有关能量转换、破

3、碎机理和受力分析等问题。采掘机械最主要的功能是破碎并剥落煤岩体，采掘机械消耗的功率，主要与截割及牵引机构剥落煤岩体所遇到的阻力有关。可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，计算截割机构载荷，合理选择机械结构的形式和参数，保证机械设备的工作可靠性。“纯”化试验法:把煤、岩的力学特性单纯化的试验方法。§1-2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：1．密度单位体积煤岩在

4、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。§1-2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

5、作用力的形式、破岩工具的种类和形状。煤岩的机械性质主要包括弹性、塑性、脆性、强度、硬度、坚固性、截割阻抗、磨砺性等。§1-2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。煤岩为非均质材料，各向异性，抗压、抗剪和抗拉强度关系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。§1-2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

6、岩体在较小的局部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。§1-2煤岩的物理机械性质3．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。§1-2煤岩的物理机械性质4．坚固性表示煤岩破碎难

7、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试样10块，手锤敲碎，取20～30mm试样5份，每份50g。捣锤自由下落n次，过筛0.5×0.5mm。筛下物装量筒，测出高度l。§1-2煤岩的物理机械性质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≥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。§1-2煤岩的物理机械性质5．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

8、术参数。截割阻抗：单位截割深度作用于刀具上的截割阻力