采煤工艺学-第二章__破煤、装煤和运煤方法().ppt

第二章 破煤、装煤和运煤方法 第二节 装煤方法 * * 第一节 破煤方法 一、切削 截齿是安装在采煤机工作机构上直接切削煤的刀具，为保证切削效果，发挥采煤机设备的生产能力，对截齿要求：具有足够的强度、耐磨与抗冲击的韧性，破煤能耗低，安装固定可靠，更换方便、成本低，容易制造。 在截齿的刀头上，通常需要镶嵌硬质合金—钨钴合金（玻璃刀头-金刚石）。 （a）截链式（链条上装有截齿座与截齿，直线运动切削） （b）刨削式（刨头上装有截齿（刨刀），直线切削） （c）滚筒式（滚筒截齿旋转，直线运动、滚削） （d）圆筒性钻头（圆筒环形端头上镶有截齿，向煤壁前方钻进，环状切削，实质仍然属于直线切削） （e）端面钻头（钻头端面镶有截齿、利用顶端刃面或侧刃面切削，侧向铣削（机器零件）） （f）锥形表面上镶有截齿 二、煤的切削破坏过程及原理 1.煤的切削 煤基本上属于脆性固体材料，切削时，刀头的刀尖部分首先接触煤体，产生很高的集中接触应力，随着进刀越来越深，接触面积越来越大，相应的应力下降。 由于集中接触应力远远超过了煤的抗压强度，煤与刀具接触位置产生压碎，在刀具前方煤体未破坏之前的瞬间，形成煤粉“压实核”，如图2-15所示。煤粉“压实核”储存了大量的弹性能，一旦在刀具前刃面与煤体间发生缝隙时， “压实核”煤粉将会顺着刃面以较高速度“流出”，在截齿的端面与侧刃面的碾压与摩擦作用下，同样可产生煤粉。截齿越钝，产生的煤粉越多。当应力增大到一定程度，煤体产生裂缝，大块切削崩落后，煤体形成不规则斜面。 刀具切削煤的破坏全过程是：从刀具接触煤体开始，首先形成压实核（压碎带），经过若干个不均匀的小块切削破坏，达到一次大块切削崩落破坏，图2-17。 消除或减少煤粉压实核是减小截齿切削阻力的主要途径。 刀具磨钝（损）：在割煤过程中，刀具必然被逐渐磨钝，截齿变钝后，各刃面变成弧面，与煤的接触面积增大，切削力必然增大。 煤的切削方式与方法： 截齿切削破煤两种方法：（1）冲击荷载下破煤（2）静荷载下破煤 从破碎煤岩试件所消耗的瞬间能量看，冲击破煤要比静力破煤高2-4倍，但冲击破煤所需时间很短，可提高生产率。 采煤机工作机构切割方法有：截割法、截楔法两种。 截割法：截齿将煤一块块切削下来，目前常用的截煤方法。 截楔法：先用截齿切削成几条槽（环状或齿状），再利用楔形机构插入槽中，利用劈裂原理破槽间煤，此原理能充分利用煤岩体抗拉强度小的性质。与截割法相比，可使煤的出块率增多与单位能耗降低。 三、爆破破煤 炸药作为破碎煤岩的一种主要动力源，短时间内产生大量高温高压气体，放出大量能量。炸药迅速释放大量能量的过程及其现象称为爆炸或爆破，与燃烧的区别在于反应速度不同，比燃烧高106 倍。 爆破作用的基本形式有冲击和爆轰两种， 冲击表现为冲击波的产生与传播。 炮轰波做功，根据其做功形式不同，将它的作用分为两类：动作用、静作用 炮轰的动作用 炮轰时，孔壁上受到脉冲形式的冲击压力作用，若药包与孔壁间不存在间隙，则煤岩将受到炮轰压力的直接作用；若存在间隙，则煤岩受到的是炮轰波所激起的冲击压力作用。动作用产生的冲击压力峰值是很高的，但作用时间很短。 1.概述 炮轰的静作用 靠炮轰产物膨胀做功，把能量传给煤岩，使煤岩产生破坏，不同于静压（准静态压力）。在冲击压力峰值迅速降低后，炮轰产物在原来的炮孔体积内，将达到平衡的流体静压力作用在孔壁或孔隙中，压力下降非常缓慢，直至煤岩被炸开，炮轰产物从孔中逸出，随之静压力也逐渐消失，如图2-36所示，虽然静压力较冲击压力峰值较小，但由于持续时间较长，它对煤岩的破碎与抛掷起主要作用。 煤岩的可爆性 煤岩对爆破作用的抵抗或爆破的难易程度称为可爆性，这对于爆破时的破碎过程，选用炸药和确定爆破参数等方面具有重要意义。 目前主要用爆破煤岩块的单位耗药量和煤岩波阻抗来表示可爆性，岩石强度越高，波阻抗越大。 2.爆破破煤原理 爆破破煤理论 （1）炮轰气体膨胀力的破坏理论 爆破煤岩时，初期由应力波形成的动应力场很快消失，特别是在低阻抗的煤岩中，爆轰气体膨胀产生的静压力起主要作用。 （2）应力波破坏理论 煤岩体的破坏首先是由爆破产生的冲击波和应力波的作用 （3）应力波和气体共同作用破坏理论 煤岩体内最初形成裂隙是由应力波造成的，随后爆炸气体渗入裂隙，在膨胀静压作用下，使裂隙扩展而破碎。 3.煤岩的破碎过程 装药爆炸时，在炮孔处受冲击波或应力波作用，被压缩形成扩大