煤岩的物理機械性質

第一篇第一章 煤岩的物理機械性質

采掘機械的工作對象是煤和岩石，為了合理地設計、製造和選用采掘機械，必須對煤和岩石的物理機械性質有所了解。
一、煤岩的物理性質
煤岩的物理性質主要是指容重、濕度、鬆散性、孔隙性、導電性和熱脹性以及穩定性等，其中與采掘密切相關的有以下幾種：
1．容重
煤岩的容重是指單位體積煤岩在幹燥狀態下的重量(質量)。它在很大程度上反映了煤岩的機械強度。
2．濕度
煤岩的濕度用其含水率表示。含水率是指在煤岩的縫隙中存留的水的重量與煤岩固體重量之比。含水率高的煤岩體，結構被弱化，其強度明顯降低。采掘這樣的煤岩時，功率消耗會明顯降低，而且粉塵也將減少。但巷道的圍岩易產生變形，巷道維護的難度增加。

3．鬆散性
鬆散性是指煤岩被破碎後，其容積增大的性能。破碎後與破碎前煤岩的容積之比稱為煤岩的鬆散比(或稱鬆散係數)。
4．穩定性．
煤岩的穩定性是指煤岩暴露出自由麵以後，不致塌陷的性能。

二、煤岩的機械性質
煤岩的機械性質是指煤岩體受到機械施加的外力時所表現的性質。在破碎煤岩時，可借助於煤岩的機械性質選擇對煤岩體作用力的形式、破岩工具的種類和形狀等。因此，采用機械法破岩時，了解煤岩的機械性質尤為重要。
煤岩的機械性質主要是指強度、硬度、接觸強度、彈塑性和脆性、堅硬度、截割阻抗、摩擦與磨蝕性等。

3．接觸強度
接觸強度 可按n次下壓測壓頭上的載荷值 (岩石材料脆性破壞的瞬間壓頭的載荷，單位為N)與壓頭下表麵積S(單位 )之比來確定

MPa

4．彈性、塑性與脆性
彈性：即當撤消所受外力後，煤岩恢複原來形狀和體積的性能。
塑性：即當作用於煤岩體上的外力消失後，其形狀和體積不能得到恢複的性能。
脆性：即煤岩被破碎時不帶殘餘變形的性能。

5．堅固性
堅固性是一種表示煤岩破碎難易程度的綜合指標。
普氏用堅固性係數(又稱普氏係數)來表示煤岩的堅固性大小。可以通過采樣、搗碎、篩分、量筒測高的方法來求得工作麵煤岩的堅固性係數，也可以根據煤岩的極限抗壓強度的大小近似地確定。

對於具有不同堅固性係數的岩石，應選用與之相適應的破碎方法和采掘機械。

6．截割阻抗
利用專用設備，采用標準刀具（截割刃寬度為20㎜，截角為40度，後角10度）對煤岩進行截割測試，求得單位截割深度作用於刀具上的截割阻力值即為截割阻抗（又叫抗截強度或截割阻力係數）。

7.摩擦與磨蝕性
煤岩磨損鋼鐵和硬質合金的烈度稱為磨蝕性，它是煤岩對金屬、硬質合金和其他固體磨蝕能力的度量。

8.蠕變與鬆弛
煤岩體在長時間持續不變化的載荷作用下，其變形增加的過程稱為煤岩體的蠕變。
煤岩體在一定的載荷作用下保持其變形量為常數而應力下降的現象，稱為煤岩體的鬆弛。

9.破碎特性
所截獲的煤岩塊度，不僅與采掘機械的結構和截割參數有關，也取決於煤岩被截割時不同的破碎特性。
破碎特性指數還可以用於煤塵生成能力的分組。

10.截割可碎性
截割可碎性是評價截割時煤層的可破碎性，可定義為：