采煤工艺学(第一章)

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1、采煤工艺学采煤工艺学主讲：孟宪锐绪论采煤工艺的特点1.煤的开采与顶板的控制为主要矛盾线,2.采、装、运、支、处,循环作业3.生产场所和条件的多变性和移动性二.采煤工艺的分类1.按破煤方法:旱采、水采、气化与液化、2.按采控设备类型:综采、普采、炮采3.按控顶方法:垮落法、充填法4.按分层方法:整层开采(大采高,放顶煤)、分层开采、三.采煤工艺在我国的发展过程第一阶段：炮采1950~1960第二阶段：机采（普采）1960~1970第三阶段：高档普采、综采1970~1992第四阶段：综采1992年至今占60%其中大采高,放顶煤开采发展迅速

2、.第一章.破煤方法第一节.煤层的物理机械性质一.煤的单向抗破坏强度特征1.单向抗压强度P试件破坏时施加的载荷,KNRC=-----------A试件截面积,cm2注:试件尺寸小或加载快则单向抗压强度大,误差15%~30%,每组试件不少于3件,Φ5cmX10cm.2．强度系数f1（普氏系数，坚固性系数）抗压强度的1％。f1＝0.01RC捣碎法:f2＝20n/hn：受冲击次数3－10次h:试样捣碎后，筛出的粉柱高度，mm20－30mm小块50g，5份。重锤23.5KN→600mm各捣几次，0.5mm筛量f2一般小于f13．单向抗拉强度直接

3、拉伸法:Rt＝Pt/APt——试件破坏时的总拉伸力，KNA——截面积cm2间接拉伸劈裂法:RP＝2P/πDtRP——圆盘形试件的抗拉强度，KN/cm2P——试件裂开破坏的竖向总压力，KNDt——试件的直径和厚度，cm通常抗拉强度约为抗压强度的3—30%，Φ5cmX厚2.5cm.4．单向抗剪强度倾斜压模法：破坏面上的应力τ：试件的抗剪强度KN/cm2σn：剪切破坏面上的正应力KN/cm2P：试件发生剪切破坏时施加的总应力KNT,N：作用在剪切破坏面上的剪切力和正压力KNA：试件剪切破坏面的面积cm2α：试件与水平面的夹角(o)试件尺寸：

4、5X5X5cm.调整不同角度，获一组，应力值，画－直角坐标强度包络线C：－曲线在T轴上的截距即煤岩内聚力Φ：－曲线倾角，煤岩内摩擦角C、Φ值越大，抗剪强度越大5．三向抗压强度三向抗压作用下，最大轴向应力称为三向抗压强度σ1＞σ2＝σ3关系：R3C＞R2C＞RC＞RS＞RP；RP－圆盘试件抗拉强度RC:RS:RP=1:0.3:0.156．抗切削强度切削力Z=AhA－抗切削强度KN/cmh－切削厚度cmA=Z/h按A把煤层分为8级，表2－12HW比能耗HW＝0.0272Ah/S(KWh-t)S－切削的断面积，cm27．合理的切削厚度截齿出

5、刀长度Ld大于最大切削厚度hmax通常取hmax0.7Ldhmax＝53－88mm，Ld＝径向76－115mm，切向125－157mm第二节：切削破煤与切削力1．Z0切削力＝Zn切削阻力＋f0摩擦阻力消耗能量比重：前刃面（压实换）50－78％刀具与煤体摩擦20－46％裂隙和切削崩落＜1％煤的弹性变形＜1％机器构件弹性变形0.3－2％截齿高温167℃，割岩石1500℃无链牵引可比锚链牵引降低切削阻力15－20％（无脉动式震动影响）2．影响切削力和比能耗的主要因素1）刀头几何形状平面形：切削力影响系数1.0，侧向力影响系数1.0椭圆形：切

6、削力影响系数0.78，侧向力影响系数1.5－2.0棱柱形：切削力影响系数0.72，侧向力影响系数1.5－2.02）刀具磨损强度3）煤被压酥的影响4）采煤机牵引方式：无链最大切削阻力少15－20％5）煤的切削方式和方法冲击破煤比静力大2－4倍（速度高，切削阻力加大）方法：截割法，截楔法；75年德国试验，增块煤50％，少粉30－40％第三节爆破落煤法最小抵抗线若装药最小抵抗大于临界抵抗，破坏只在岩体内部，（不受自由面影响）爆破形成裂隙圈，其半径为：w=kr0k值：修正系数，1.4－2.0整体岩石取下限，裂隙性岩石取上限。P:作用在炮孔的净

7、压应力。ót:煤岩的抗压强度。二.煤矿爆破技术1.炸药消耗量坚硬无烟煤f＝2－3无烟煤硬烟煤f＝1.5－2q=0.28q=0.24烟煤f＝1－1.5烟煤f＜1.0q=0.20q=0.16Q=LMlqQ－循环炸药消耗量Kg/循环q－单值炸药消耗量Kg/m3l一茬炮的推进度，mL－工作面长度，mM－煤层厚度，m2.装药结构正向装药：安全（高瓦斯，有煤尘爆炸危险必须用）反向装药：效果好，炮眼利用率高3.微差爆破毫秒雷管：10－130ms4.静力爆破：硅酸盐、生石灰→水膨胀，f＝9，w＝30cm，24h开裂。第四节：水力破煤一.分级标准大气压

8、水柱m，压力值（MPa）低压＜101.014中压10－501.01－5.05高压50－6005.05－60.78超高压＞600二．水枪射流的破煤原理1）水枪割缝：射流轴心动压力起关键作用缝深度h轴心动压力MPa，距离关系