煤岩的物理机械性质.ppt

安徽理工大学机械工程学院,第一篇第一章煤岩的物理机械性质,安徽理工大学机械工程学院,采掘机械的工作对象是煤和岩石，为了合理地设计、制造和选用采掘机械，必须对煤和岩石的物理机械性质有所了解。一、煤岩的物理性质煤岩的物理性质主要是指容重、湿度、松散性、孔隙性、导电性和热胀性以及稳定性等，其中与采掘密切相关的有以下几种1．容重煤岩的容重是指单位体积煤岩在干燥状态下的重量质量。它在很大程度上反映了煤岩的机械强度。2．湿度煤岩的湿度用其含水率表示。含水率是指在煤岩的缝隙中存留的水的重量与煤岩固体重量之比。含水率高的煤岩体，结构被弱化，其强度明显降低。采掘这样的煤岩时，功率消耗会明显降低，而且粉尘也将减少。但巷道的围岩易产生变形，巷道维护的难度增加。,安徽理工大学机械工程学院,3．松散性松散性是指煤岩被破碎后，其容积增大的性能。破碎后与破碎前煤岩的容积之比称为煤岩的松散比或称松散系数。4．稳定性．煤岩的稳定性是指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的机械性质是指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，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等。因此，采用机械法破岩时，了解煤岩的机械性质尤为重要。煤岩的机械性质主要是指强度、硬度、接触强度、弹塑性和脆性、坚硬度、截割阻抗、摩擦与磨蚀性等。,安徽理工大学机械工程学院,,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称为煤岩的强度。由于煤岩为非均质材料，各向异性，其抗压、抗剪和抗拉强度分别用、和表示在数值上大约有如下关系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；沿垂直层方向的强度要高于平行层理方向的强度。2．硬度煤岩的硬度是指煤岩抵抗尖锐工具侵入的性能，它反映煤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。其大小取决于煤岩体的结构、组成颗粒的硬度及形状和排列方式等。硬度越大，截割、钻凿越困难。,安徽理工大学机械工程学院,3．接触强度接触强度可按n次下压测压头上的载荷值岩石材料脆性破坏的瞬间压头的载荷，单位为N与压头下表面积S单位之比来确定MPa4．弹性、塑性与脆性弹性即当撤消所受外力后，煤岩恢复原来形状和体积的性能。塑性即当作用于煤岩体上的外力消失后，其形状和体积不能得到恢复的性能。脆性即煤岩被破碎时不带残余变形的性能。,安徽理工大学机械工程学院,5．坚固性坚固性是一种表示煤岩破碎难易程度的综合指标。普氏用坚固性系数又称普氏系数来表示煤岩的坚固性大小。可以通过采样、捣碎、筛分、量筒测高的方法来求得工作面煤岩的坚固性系数，也可以根据煤岩的极限抗压强度的大小近似地确定。对于具有不同坚固性系数的岩石，应选用与之相适应的破碎方法和采掘机械。,安徽理工大学机械工程学院,6．截割阻抗利用专用设备，采用标准刀具（截割刃宽度为20㎜，截角为40度，后角10度）对煤岩进行截割测试，求得单位截割深度作用于刀具上的截割阻力值即为截割阻抗（又叫抗截强度或截割阻力系数）。7.摩擦与磨蚀性煤岩磨损钢铁和硬质合金的烈度称为磨蚀性，它是煤岩对金属、硬质合金和其他固体磨蚀能力的度量。8.蠕变与松弛煤岩体在长时间持续不变化的载荷作用下，其变形增加的过程称为煤岩体的蠕变。煤岩体在一定的载荷作用下保持其变形量为常数而应力下降的现象，称为煤岩体的松弛。,安徽理工大学机械工程学院,9.破碎特性所截获的煤岩块度，不仅与采掘机械的结构和截割参数有关，也取决于煤岩被截割时不同的破碎特性。破碎特性指数还可以用于煤尘生成能力的分组。10.截割可碎性截割可碎性是评价截割时煤层的可破碎性，可定义为,