煤岩截割理论.ppt

1、第一章煤岩切割理论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的最主要功能。 研究工具与煤岩体相互作用的能量转换、破碎机理和受力分析等问题。 开采机械最主要的功能是破碎和剥离煤岩体，开采机械消耗的电力主要与切割和牵引机构剥离煤岩体时所面临的阻力有关。 利用煤岩的机械性质，可以选择对煤岩体作用力的形式、破岩工具的种类和形状，修正切割机构的载荷，合理选择机械结构的形式和残奥仪表，保证机械设备的工作可靠性。 现场测试法：可以得到最接近实际的数据，一般只能测定最基本的项目。 第一章煤岩切割理论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的最主要功

2、能。 工具与煤岩体相互作用的能量转换、破碎机理和受力分析等问题。 开采机械最主要的功能是破碎和剥离煤岩体，开采机械消耗的电力主要与切割和牵引机构剥离煤岩体时所面临的阻力有关。 利用煤岩的机械性质，可以选择对煤岩体作用力的形式、破岩工具的种类和形状，修正切割机构的载荷，合理选择机械结构的形式和残奥仪表，保证机械设备的工作可靠性。 模型化试验法：是在实验室内使用试验台根据相似理论的要求处理试验和试验结果的方法。 第一章煤岩切割理论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的最主要功能。 工具与煤岩体相互作用的能量转换、破碎机理和受力分析等问题。 开采机械最主要的功能是

3、破碎和剥离煤岩体，开采机械消耗的电力主要与切割和牵引机构剥离煤岩体时所面临的阻力有关。 利用煤岩的机械性质，可以选择对煤岩体作用力的形式、破岩工具的种类和形状，修正切割机构的载荷，合理选择机械结构的形式和残奥仪表，保证机械设备的工作可靠性。 “纯”化试验法简化：煤岩力学特性的试验方法。 1-2煤岩的物理机械性质，煤岩为非均质、不连续、各向异性脆性物质，地下煤岩体内部受到地应力的作用。 一、煤岩的物理性质密度、孔隙率、含水量、疏松性、稳定性、导电性、传热性等与开采机械的工作密切相关的性质是每密度单位体积煤岩在干燥状态下的质量。 以1.31.45t/m3变化，修正计算时取1.35 t/m3。 2湿

4、度煤岩的湿度以其含水率表示。 含水率是指煤岩缝隙中残留的水的质量与煤岩的固体质量之比。 含水率高的煤岩体，结构减弱，强度显着降低。 开采时功耗显着降低，粉尘也减少。 但是，胡同的围岩容易变形，胡同的维护困难增加。 1-2煤岩的物理机械性质，3疏性煤岩破碎后容积增大的性能。 破碎后与破碎前的煤岩容积之比为松弛比(或松弛系数)。 4稳定性煤岩露出自由面后，不塌陷的性能。 二、煤岩的机械性质煤岩体受到机械外力时表现的性质。 破碎煤岩时，根据煤岩的机械性质选择煤岩体受力的形式、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、牢固性、抗切、磨碎性等。 1-2煤岩的物理机械性质

5、，1 .强度煤岩体在一定条件下受到外力开始破坏时所具有的极限应力值。 煤岩为非均质材料，具有各向异性、抗压、抗剪强度和抗拉强度的关系，在修订y: j : l=1:(0.10.4):(0.030.1 )采煤机械时，应尽量利用抗拉层理和节理发育的煤岩体，其强度必须低于层理和节理不发育的煤岩体沿垂直层理方向的强度高于平行层理方向的强度。 1-2煤岩的物理机械性质，2 .硬度煤岩具有抗尖锐工具侵入的性能。 反映了煤岩体在较小局部面积上抵抗外力作用不被破坏的能力，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，切断、挖掘越困难。 1-2煤岩的物理机械性质，3弹性，塑性和脆性弹性，塑

6、性和脆性反映了煤岩受外力作用时其与变形关系的性质。 弹性：受外力取消后，煤岩恢复原来形状的性能。 破碎弹性高的煤岩，消耗能量多，由于弹性变形破碎也困难。 塑性：受外力消失后，煤岩具有不能恢复原来形状的性能。 破碎塑性高的煤岩，消耗的能量多。 脆性：煤岩破碎时无残馀变形的性能。 脆性高的煤岩，容易破碎，消耗的能量也小。 1-2煤岩的物理机械性质、4坚固性是煤岩易碎性的综合指标，是煤岩体抗拉、抗剪、抗弯和抗热等作用的综合表现。 坚固系数(普氏系数)表示煤岩坚固性的大小。 用挤压法测定牢固性系数，取试料10张，用锤子挤压，2030mm试料5份，各50g。 捣锤自由落下n次，通过筛子0.50.5mm。

7、 筛选物装量筒，测量高度l。 12煤岩的物理机械性质近似由煤岩的极限抗压强度(MPa )确定，f3。1-2煤岩的物理机械性质、5切阻、切阻比普氏系数更能准确反映煤的可切性能，作为采掘机械的修订和选型的主要技术残奥表。 切割阻抗：作用于每单位切割深度的刀具的切割阻力，A(kN/m )表示。1，9 -后2-工具栏3-钳位器4-刀具5-测力传感器6-记录修订7-马达8-绞车、1-2煤岩的物理机械性质，为了得到工作面的a值，工作面在顶板、底板、接近切片的中间及沿煤层倾斜方向的不同部位进行多次测定煤层由切割阻力划分： A180kN/m的煤为软煤，各种采煤机，特别是脆性煤层适用于采煤机的A=180240k

8、N/m的煤为中硬煤，其中韧性煤适用于采煤机，脆性煤适用于滑行采煤机的A=240360kN/m的煤为硬切削阻力与坚固性系数的关系： A=150f统一资料，A=100f，还存在1-2煤岩的物理机械性质，6磨矿性刀具在切削过程中与煤岩接触磨损，导致切削阻力和生产费用的增加，降低开采机械的工作性能和启动率。 煤岩磨损的钢铁和硬质合金的震度称为磨碎性(研磨性)。 研究表明，煤岩的磨碎性与石英含量、石英核径和抗拉强度有关。 研究结果表明，对于磨碎性一定的煤岩，切割刀具破碎煤岩时的磨损量与摩擦路径成正比，刀具与煤岩表面的正压力成正比，刀具与煤岩之间的相对速度成正比。1-2煤岩的物理机械性质、7破碎性能指标、

9、破碎性能指标用于评价煤层在切割时的破碎性，该指标定义为1-2煤岩的物理机械性质、式中的b煤岩的脆性程度指数，该指标与切割情况和残奥仪无关，仅依赖于煤层的切割阻力和脆性， 根据综合反映煤层采用稳定的工况残奥仪进行破碎的破碎性能指标，前苏联将煤层分为极软04、软4.19、中硬9.116、中硬16.125、硬25.136、极硬36.149、特硬49种。-8.4、韧性煤B3.5。 kwh cm/m 3，1-3煤岩切割理论，1-3煤岩切割理论，一、切割破岩的机理，流行的机理说主要有楔裂说、切割说、密核说、破坏力学说、剪切变形说等。实体核：切齿刃与煤体接触时发生应力集中，达到极限值时煤体部分粉碎成为粉末，

10、形成处于体积压缩状态时发生的核。 相应的力学特性，在压应力作用下对实核发挥破碎作用，在剪应力作用下产生裂纹，在拉伸应力作用下扩大裂纹，在煤块飞出之前具有脆性破碎的特性。 实芯是拉伸和剪切联合作用的切削破炭(岩)机理学说。1-3煤岩切割理论，2、冲击破岩机理冲击破岩有破碎、凿、割等多种方式，凿是冲击破岩最重要的应用。 凿岩机的活塞以一定速度与钎尾(或比特杆)碰撞时，使比特头侵入岩体形成破碎坑，并通过比特头的旋转使破碎坑扩大到孔中，逐渐形成一定深度的孔。 三、切齿的切断阻力和比能耗，实验研究表明，切削刃附近的作用力最大，远离切削刃的地方以双曲规律急剧衰减。1-3煤岩切割理论、1-3煤岩切割理论、切割阻力平均值Z=Ah kN、式中a切割阻力、kN/m、h切割深度、m。 推进阻力Y=aZ式中的a极脆煤0.5、脆煤0.6、韧性煤0.7。 X=(0.10.2)Z、侧向力、g剥离煤量、kg； 煤岩的实体密度，t/m3。 HW=、式中l切长度、m； 根据能源消耗量，1-3煤岩的切断理论， 分析-切齿迟钝时，切断阻力、推进阻力、侧向力比尖齿大幅增加。 只能在实验的基础上进行估算，但对定性定量分析有一定的意义。