采煤工艺学(1).ppt

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19501960第二阶段：机采（普采）19601970第三阶段：高档普采、综采19701992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.,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,2单向抗拉强度直接拉伸法:RtPt/APt试件破坏时的总拉伸力，KNA截面积cm2间接拉伸劈裂法:RP2P/DtRP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330%,3单向抗剪强度倾斜压模法：破坏面上的应力：试件的抗剪强度KN/cm2n：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cm2：试件与水平面的夹角(o),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：曲线倾角，煤岩内摩擦角C、值越大，抗剪强度越大,4三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123关系：R3CR2CRCRSRP；RP圆盘试件抗拉强度RC:RS:RP=1:0.3:0.15,5强度系数f1（普氏系数，坚固性系数）抗压强度的1。f10.01RC捣碎法:f220n/hn：受冲击次数310次h:试样捣碎后，筛出的粉柱高度，mm2030mm小块50g，5份。重锤23.5KN600mm各捣几次，0.5mm筛量f2一般小于f1,6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，KN/cm0-0.6,0.61-1.2,1.21-1.8,1.81-2.4,2.41-3.0,3.01-3.6,3.61-4.2,4.2HW比能耗HW0.0272Ah/S(KWh-t)S切削的断面积，cm2,煤按强度系数和抗切削强度分类,7合理的切削厚度截齿出刀长度Ld大于最大切削厚度hmax通常取hmax0.7Ldhmax5388mm，Ld径向76115mm，切向125157mm,第二节：切削破煤与切削力,1Z0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）5078刀具与煤体摩擦2046裂隙和切削崩落1煤的弹性变形1机器构件弹性变形0.32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1520（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：切削力影响系数0.78，侧向力影响系数1.52.0棱柱形：切削力影响系数0.72，侧向力影响系数1.52.0,2）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15205）煤的切削方式和方法冲击破煤比静力大24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3040,第三节爆破，破煤法,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：k值：修正系数，1.42.0整体岩石取下限裂隙性岩石取上限k值：修正系数，1.42.0整体岩石取下限裂隙性岩石取上限k值：修正系数，1.42.0整体岩石取下限，裂隙性岩石取上限,二.煤矿爆破技术1.炸药消耗量坚硬无烟煤f23无烟煤硬烟煤f1.520.280.24烟煤f11.5烟煤f1.00.200.16Q=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，m,2.装药结构正向装药：安全（沼气，尘爆必须用）反向装药：效果好，炮眼利用率高3.微差爆破毫秒雷管：10130ms4.静力爆破：硅酸盐、生石灰水膨胀，f9，w30cm，24h裂,第四节：水力破煤,一.分级标准大气压水柱m，压力值（MPa）低压101.014中压10501.015.05高压506005.0560.78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。图262电耗轴心动压力MPa距离关系。图263pl2MPa时，效率极低。Hw急增。2)水力崩落：利用自由面，当射流总冲击力时效果差，能耗高。当稳定。图2653）楔劈：水平不高但流量大，进入裂隙，利用静压。,三水力破煤参数1水压，流量，喷嘴直径1）水压：pAf一般p=(5080)fp有效破煤压力MPaf煤的强度系数A与裂隙发育有关的影响参数裂隙很发育1020，较发育2040，不发育4080。2）流量：薄及厚煤层单枪流量160250m3/h厚煤层250300m3/h特厚煤层250550m3/h3）喷嘴直径：d=射程/150-20010m以上煤层1220MPa，400450m3/h流量,2水枪破煤能力：A=W/Hw=Q0H0/367HwA：水枪破煤能力，t/hW:水