第一篇第一章 煤巖的物理機械性質(zhì)

      采掘機械的工作對象是煤和巖石，為了合理地設計、制造和選用采掘機械，必須對煤和巖石的物理機械性質(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、導電性和熱脹性以及穩(wěn)定性等，其中與采掘密切相關的有以下幾種：

    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械強度。

    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，結構被弱化，其強度明顯降低。采掘這樣的煤巖時，功率消耗會明顯降低，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為煤巖的松散比(或稱松散系數(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、煤巖的機械性質(zhì)

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

      煤巖的機械性質(zhì)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 (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    )之比來確定

      

                                        MPa

  4．彈性、塑性與脆性

       彈性：即當撤消所受外力后，煤巖恢復原來形狀和體積的性能。

       塑性：即當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的性能。

       脆性：即煤巖被破碎時不帶殘余變形的性能。

  5．堅固性

      堅固性是一種表示煤巖破碎難易程度的綜合指標。

      普氏用堅固性系數(shù)(又稱普氏系數(shù))來表示煤巖的堅固性大小?？梢酝ㄟ^采樣、搗碎、篩分、量筒測高的方法來求得工作面煤巖的堅固性系數(shù)，也可以根據(jù)煤巖的極限抗壓強度的大小近似地確定。

      對于具有不同堅固性系數(shù)的巖石，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，后角10度）對煤巖進行截割測試，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)合金的烈度稱為磨蝕性，它是煤巖對金屬、硬質(zhì)合金和其他固體磨蝕能力的度量。

  8.蠕變與松弛

      煤巖體在長時間持續(xù)不變化的載荷作用下，其變形增加的過程稱為煤巖體的蠕變。

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

  9.破碎特性

      所截獲的煤巖塊度，不僅與采掘機械的結構和截割參數(shù)有關，也取決于煤巖被截割時不同的破碎特性。

      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

  截割可碎性是評價截割時煤層的可破碎性，可定義為：