煤岩的物理机械性质

第一篇第一章 煤岩的物理机械性质

      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。

  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。

  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

      

                                        MPa

  4．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。

  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。

  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。

  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：