煤巖的物理機(jī)械性質(zhì)

第一篇第一章 煤巖的物理機(jī)械性質(zhì)

      采掘機(jī)械的工作對(duì)象是煤和巖石，為了合理地設(shè)計(jì)、制造和選用采掘機(jī)械，必須對(duì)煤和巖石的物理機(jī)械性質(zhì)有所了解。

  一、煤巖的物理性質(zhì)

      煤巖的物理性質(zhì)主要是指容重、濕度、松散性、孔隙性、導(dǎo)電性和熱脹性以及穩(wěn)定性等，其中與采掘密切相關(guān)的有以下幾種：

    1．容重

       煤巖的容重是指單位體積煤巖在干燥狀態(tài)下的重量(質(zhì)量)。它在很大程度上反映了煤巖的機(jī)械強(qiáng)度。

    2．濕度

      煤巖的濕度用其含水率表示。含水率是指在煤巖的縫隙中存留的水的重量與煤巖固體重量之比。含水率高的煤巖體，結(jié)構(gòu)被弱化，其強(qiáng)度明顯降低。采掘這樣的煤巖時(shí)，功率消耗會(huì)明顯降低，而且粉塵也將減少。但巷道的圍巖易產(chǎn)生變形，巷道維護(hù)的難度增加。

  3．松散性

      松散性是指煤巖被破碎后，其容積增大的性能。破碎后與破碎前煤巖的容積之比稱(chēng)為煤巖的松散比(或稱(chēng)松散系數(shù))。

  4．穩(wěn)定性．   

      煤巖的穩(wěn)定性是指煤巖暴露出自由面以后，不致塌陷的性能。

二、煤巖的機(jī)械性質(zhì)

      煤巖的機(jī)械性質(zhì)是指煤巖體受到機(jī)械施加的外力時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì)。在破碎煤巖時(shí)，可借助于煤巖的機(jī)械性質(zhì)選擇對(duì)煤巖體作用力的形式、破巖工具的種類(lèi)和形狀等。因此，采用機(jī)械法破巖時(shí)，了解煤巖的機(jī)械性質(zhì)尤為重要。

      煤巖的機(jī)械性質(zhì)主要是指強(qiáng)度、硬度、接觸強(qiáng)度、彈塑性和脆性、堅(jiān)硬度、截割阻抗、摩擦與磨蝕性等。

  3．接觸強(qiáng)度

      接觸強(qiáng)度   可按n次下壓測(cè)壓頭上的載荷值 (巖石材料脆性破壞的瞬間壓頭的載荷，單位為N)與壓頭下表面積S(單位    )之比來(lái)確定

      

                                        MPa

  4．彈性、塑性與脆性

       彈性：即當(dāng)撤消所受外力后，煤巖恢復(fù)原來(lái)形狀和體積的性能。

       塑性：即當(dāng)作用于煤巖體上的外力消失后，其形狀和體積不能得到恢復(fù)的性能。

       脆性：即煤巖被破碎時(shí)不帶殘余變形的性能。

  5．堅(jiān)固性

      堅(jiān)固性是一種表示煤巖破碎難易程度的綜合指標(biāo)。

      普氏用堅(jiān)固性系數(shù)(又稱(chēng)普氏系數(shù))來(lái)表示煤巖的堅(jiān)固性大小。可以通過(guò)采樣、搗碎、篩分、量筒測(cè)高的方法來(lái)求得工作面煤巖的堅(jiān)固性系數(shù)，也可以根據(jù)煤巖的極限抗壓強(qiáng)度的大小近似地確定。

      對(duì)于具有不同堅(jiān)固性系數(shù)的巖石，應(yīng)選用與之相適應(yīng)的破碎方法和采掘機(jī)械。

  6．截割阻抗

      利用專(zhuān)用設(shè)備，采用標(biāo)準(zhǔn)刀具（截割刃寬度為20㎜，截角為40度，后角10度）對(duì)煤巖進(jìn)行截割測(cè)試，求得單位截割深度作用于刀具上的截割阻力值即為截割阻抗（又叫抗截強(qiáng)度或截割阻力系數(shù)）。

  7.摩擦與磨蝕性

      煤巖磨損鋼鐵和硬質(zhì)合金的烈度稱(chēng)為磨蝕性，它是煤巖對(duì)金屬、硬質(zhì)合金和其他固體磨蝕能力的度量。

  8.蠕變與松弛

      煤巖體在長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)不變化的載荷作用下，其變形增加的過(guò)程稱(chēng)為煤巖體的蠕變。

      煤巖體在一定的載荷作用下保持其變形量為常數(shù)而應(yīng)力下降的現(xiàn)象，稱(chēng)為煤巖體的松弛。

  9.破碎特性

      所截獲的煤巖塊度，不僅與采掘機(jī)械的結(jié)構(gòu)和截割參數(shù)有關(guān)，也取決于煤巖被截割時(shí)不同的破碎特性。

      破碎特性指數(shù)還可以用于煤塵生成能力的分組。

  10.截割可碎性

  截割可碎性是評(píng)價(jià)截割時(shí)煤層的可破碎性，可定義為：