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1、煤的截割阻抗的测试方法（一）煤的截割阻抗的测试方法（一）煤矿企业生产测定标准煤矿企业生产测定标准前 言煤的截割阻抗 A 值较之煤的普氏系数 f 值能更确切地反映煤的可截割性能， 可作为采掘机械设计和选型所依据的主要技术参数，本标准规定了煤的截割阻 抗 A 值的测试方法，适用于能加工成标准试件的煤，在实验室条件下对其截割 阻抗进行测试。本标准的附录 A、B 是标准的附录。本标准的附录 C、D、E、F、G、H、I、J 是提示的附录。本标准由国家煤炭工业局行业管理司提出。本标准由煤炭工业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。本标准起草单位：煤炭科学研究总院上海分院。本标准主要起草人：金丽莉、王国键、朱远
2、华、朱荣、钱伟学。本标准委托煤炭科学研究总院上海分院负责解释。1 范围本标准规定了煤的截割阻抗（以下简称截割阻抗）的测试方法。本标准适用于能加工成标准试件的煤（包括煤中夹矸），在实验室条件下 对其截割阻抗进行测试。2 定义2.1 截割阻抗 cutting resistance标准刀具按规定方法截割煤体单位截割深度的抗力。用字母 A 表示，计量 单位为 kN/m。2.2 截割力 cutting force标准刀具截割煤体的作用力。用字母 F 表示，计量单位为 kN。2.3 截割深度 cutting depth标准刀具截入煤体的深度。用字母 h 表示，计量单位为 m。3 测试系统及设备3.1 测试
3、台位3. 1.1 测试台位必须经有关部门验收后方可使用。3. 1.2 测试台位应保证安全可靠、测试数据准确。3. 1.3 截割阻抗试验机参照附录 C（提示的附录）。3.2 截割刀具截割刀具共两种，一种是测试用的标准刀具，另一种是为了保证截割过程中相 同的截割条件而使用的表面平整刀具：标准刀具采用国际通用的几何形状，刀 尖角 43，后角 7，刃宽 20mm，最大截割深度 40mm，热处理硬度应为 （5630）HRC；平整刀具除刃宽 120m 和标准刀具不同外，刃口部分几何形状和 标准刀具相同。两种刀具刃口形状参照附录 A（标准的附录）。2.3 测试系统测试系统根据记录仪器不同分为不同类型，用计算
4、机数据采集处理系统的 测试系统和用 XY 函数记录仪的测试系统以及相应设备参照附录 D（提示的附 录）。3.4 测试设备及仪器仪表3. 4.1 测试用传感器、放大器、记录仪等仪器设备均应按有关标准和规定进 行定期校准、标定，并具有有效期内的检定合格证书。3. 4.2 设备及仪器仪表配置：3.4.2.1 用计算机数据采集及处理系统的测试系统所用设备、仪器仪表及精度 要求：截割阻抗试验机力传感器 1 级应变放大器 1 级滤波器 1 级计算机数据采集及处理系统1 级绘图仪 1 级打印机 1 级3.4.2.2 用 XY 函数记录仪的测试系统所用设备、仪器仪表及精度要求（简 易配置）：截割阻抗试验机力传
5、感器 1 级应变放大器 1 级XY 函数记录仪 1 级4 测试步骤4.1 煤样采样煤样采样参照附录 E（提示的附录）。4. 1.1 采样要求：煤样采样工作的完善与否，是决定截割阻抗测定结果正确性和可靠性的重 要因素。在选择采样方法时，以及在采样操作过程中，应使试样原有的结构和 状态不受破坏，以保持煤原有的物理力学性质。不得采用爆破方法采样，以防 产生大量人为裂隙。4. 1.2 采样地点：应从测试目的出发，并注意煤样应具有代表性。4.1.2.1 测试某一局部地点煤的性质时，应在该地点找具有代表性的采样点采 样，如煤层有夹石，夹石层也应作为采样点。4.1.2.2 测试较大范围内煤的性质时，应根据煤
6、的性质变化情况，分别在几个 具有代表性的采样点采样。4. 1.3 煤样规格：煤样为边长 200mm 的立方体，偏差为+20mm。4. 1.4 煤样编组、每组数量及组数：将采自性质相同的同一层位的煤样编为一组，严禁将在不同地点采集、不 同性质的煤样编为一组；每组至少采样三点，各采样点至少采样四件；组数应 从测试目的出发。考虑到运输、加工中的损耗以及偏离度大于 20%时试样数量 要适当增加。4. 1.5 煤样的记录和编号：采样时应由专人做好煤样编号、描述记录工作，内容参照附录 F（提示的 附录）。煤样编号方式可采用：煤样编号/工作面或掘进巷道编号标记，煤样编号可 按采煤工作面或掘进巷道断面自上而下
7、用阿拉伯数字顺序编写；并用颜色漆写 在煤样上，同时在煤样上用符号“1”标明其层理方向（箭头垂直层理面），参 照附录 B（标准的附录）。4. 1.6 煤样的包装：4.1.6.1 煤样采好后，迅即用纸包好，写上编号，运到井上后立即浸蜡整体封 固。对松软易吸水风化的煤样应在井下立即包装封固。4.1.6.2 煤样封固后装入木箱内，上、下及四周用木屑填实，并将木箱扎紧， 编上号码，发送测试单位。4. 1.7 送样单：装箱时应填写“煤样送样单”，参照附录 F（提示的附录）：“煤样装箱 编号对照表”，参照附录 G（提示的附录），各一式两份，一份寄测试单位， 一份由委托单位留底保存。4.2 标准试件的制备和养
8、护4. 2.1 每一块采得的煤样，分别制作成边长 300mm 的立方体标准试件。4. 2.2 模具简图参照附录 H（提示的附录），以 15%水泥和 85%黄沙加水混 合物作为填充料，在振动台上捣实，制成标准试件。4.2.3 煤样在模具中放置方向：每组煤样中一半数量的煤样按照层理面平行 于模具底板方向：将另一半数量的煤样按照层理面垂直于模具底板并与螺栓轴 线相垂直。4.2.4 试样平行于螺栓轴线方向的平面，其平面度要求为 0.5mm，平面之间 的平行度要求为 0.5mm。4.2.5 标准试件连同模具在（2010）环境温度下，静置 48h 后拆模，在 其外表面用颜色漆写上煤样编号并标上层理方向。4
9、.2.6 标准试件拆模养护 24d 后方可进行测试。4.3 测试截割阻抗的测试方法参照附录 E（提示的附录）。4.3.1 每组煤样中一半数量的煤样按照平行于层理面方向截割：其余一半数 量的煤样按照垂直于层理面方向截割。4.3.2 将煤样有关信息填入测试记录表内，参照附录 I（提示的附录）。4.3.3 把二块防崩落夹板用螺母固紧在标准试件两侧。4.3.4 标准试件放置在截割阻抗试验机的上下承压板之间的中间位置，被截 割平面朝向截割刀具并与刀具的运动方向平行。4.3.5 启动夹紧油缸夹紧标准试件，夹紧油缸的液压力应满足下式：（1）式中 P0夹紧油缸液压力，MPa；P0截割油缸液压力，MPa；S1截
10、割油缸活塞面积，cm2；S0夹紧油缸活塞面积，cm2；f试件和承压板间的摩擦系数。夹紧油缸液压力一般取（1.63.0）MPa。4.3.6 截割阻抗试验机刀架上装平整刀，起动截割油缸平整试件的截割平面， 直至煤样暴露长度大于 150mm，高度大于 100mm。4.3.7 换上标准截割刀具，调整刀架高度，使截割刀中心处于煤样暴露面的 最长截割长度处。4.3.8 截割深度的选择与煤样的机械性质有关，不含夹矸的煤样截割深度可 用：10mm，20mm，30mm，40mm，一般采用 20mm；含夹矸的煤样截割深度可用 2.5mm，5mm，7.5mm，10mm，一般采用 5mm。4.3.9 按选用的截割深度
11、，（0.010.03）m/s 的截割速度截割标准试件，同 时用记录仪器记录截割力随时间变化的曲线，每做一次测试，都要用平整刀找 平试件的截割平面，每一标准试件进行 n 次测试，n3。5 测试结果及整理5.1 数据处理截割阻抗数据处理参照了附录 E（提示的附录）。5.1 记录仪器记载的截割力随时间变化的曲线参照附录 J（提示的附录） 所示，从图形曲线上取 10 个左右截割力峰值点，求算术平均值，得出最大截割 力平均值 Fimax；从图形曲线上取 10 个左右截割力谷值点，求算术平均值，得出 最小截割力平均值 Fimax；整个图形曲线随截割时间积分除以对应的截割行程总 时间，得出截割力平均值 Fi
12、。5.1.2 截割阻抗按下列公式计算：5.1.2.1 一块煤样的截割阻抗 A 值：（2）式中 A截割阻抗，kN/m；Fimax第 i 次测试的最大截割力平均值，kN；Fimin第 i 次测试的最小截割力平均值，kN；Fi第 i 次测试的截割力平均值，kN；hi第 i 次测试的截割深度，m；n测试次数。5.1.2.2 第 i 次测试的截割阻抗 Ai；（3）式中 Ai第 i 次测试的截割阻抗，kN/m；Fimax第 i 次测试的最大截割力平均值，kN；Fimin第 i 次测试的最小截割力平均值，kN；Fi第 i 次测试的截割力平均值，kN；hi第 i 次测试的截割深度，m。5.2 测试报告测试结束
13、后，应根据测试结果写出详细的测试报告。5.3 测试资料归档归档资料应包括以下内容，并根据有关规定保存。a） 煤样送样单；b） 煤样装箱编号对照表；c） 煤的截割阻抗 A 值测试记录表；d） 煤的截割力随时间变化曲线；e） 计算机数据采集处理系统采集得到的数据资料；f） 测试数据计算资料；g） 测试报告5.4 余样处理测试单位制备试件剩余的大块煤样，自测试结果提交委托单位之日起保存 30d。5.2.3 如需测定煤（岩）冻结后的低温切割压力，则试样应放在低温箱中设定 的低温（一般为-5、-10、-15）下冻结 24h，然后取出进行劈裂，试样劈开 后，立即用半导体点温计测定试样劈裂中心区温度。5.2
14、.4 测定结果填入附录 B。5.3 测定结果计算5.3.1 标准试样的切割压力按式（16）计算：（16）式中 F标准试样劈裂的切割压力，kN/m；W试样劈裂破坏的力，kN；B劈裂线长度，cm，本标准规定为 8cm。5.3.2 计算测定的各种煤（岩）各组试样的切割压力的平均值和离差 。5.3.3 按附录 A 换算成线切割阻力预测值。附 录 A （标准的附录）切割压力换算成线切割阻力预测值A1 按下列经验公式换算：KL=15.49+0.97（F+N）式中 KL线切割阻力预测值，kN/m；F标准试样切割压力平均值，kN/m；测定的切割压力的离差，kN/m；对于过大（1.25F）或过小（0.75F）值可考虑删除后计算；N经验常数，一般为 01.7。A2 如个别矿区上述换算公式不能满足时，可根据本地区实测求得的经验公式 进行换算。附 录（提示的附录）标准试样切割压力测定记录表试样规格（cm）试样温度（）编号长 L宽 B高 H质量G（g）密度（g/cm3）表面劈裂中心劈裂载荷W（kN）切割压力F（kN/m）含水量（%）试样破坏特征说 明采样地点： 岩种： 试验日期： 气温： 试验人 员：
