[發(fā)明專利]一種用于煤矸石顆粒沖擊的實(shí)驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710127243.5
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106885744B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇慶;張士奇;李旭;楊揚(yáng);胡延清;程夢溪;張徳彪;王亮
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G01N3/307
• 分類號: G01N3/307;G01N3/06
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 申傳曉

本發(fā)明公開了一種用于煤矸石顆粒沖擊的實(shí)驗(yàn)裝置及方法，煤矸石放料機(jī)構(gòu)一側(cè)設(shè)置有沖擊機(jī)構(gòu)，沖擊機(jī)構(gòu)用于沖擊煤矸石放料機(jī)構(gòu)內(nèi)放置的煤矸石顆粒；上述煤矸石放料機(jī)構(gòu)包括底座，底座上設(shè)置有豎直布置的升降油缸，升降油缸的上端設(shè)置有料斗支撐臺，料斗支撐臺上鉸接有料斗，料斗的前端鉸接有一料斗調(diào)節(jié)油缸，料斗調(diào)節(jié)油缸的另一端鉸接在料斗支撐臺上，料斗的一側(cè)設(shè)置有斗門，斗門上配置有斗門開關(guān)油缸；上述沖擊機(jī)構(gòu)的沖擊靶板與上述斗門相適配。利用所搭建的煤和矸石顆粒沖擊實(shí)驗(yàn)裝置對放頂煤過程進(jìn)行模擬，對尾梁振動(dòng)信號進(jìn)行檢測，從而提取特征阻尼、特征摩擦系數(shù)，以此實(shí)現(xiàn)煤矸的識別，提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤矸石顆粒沖擊領(lǐng)域，尤其涉及一種用于煤矸石顆粒沖擊的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)

綜合機(jī)械化放頂采煤法是現(xiàn)今煤礦生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，適應(yīng)性和采煤效率最高的一種采煤方式，尤其在我國更是厚煤層開采的高效采煤方式。實(shí)現(xiàn)綜放自動(dòng)化、無人化能夠大大提高生產(chǎn)效率及安全水平，能把工人在最危險(xiǎn)惡劣的工作環(huán)境中解放出來，這是煤炭開采技術(shù)發(fā)展的最主要趨勢；要實(shí)現(xiàn)綜采放頂煤無人自動(dòng)化必須解決煤矸識別這一“瓶頸”問題。因此，現(xiàn)有技術(shù)有待于更進(jìn)一步的改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于煤矸石顆粒沖擊的實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括：

一種用于煤矸石顆粒沖擊的實(shí)驗(yàn)裝置，其包括煤矸石放料機(jī)構(gòu)，其中，煤矸石放料機(jī)構(gòu)一側(cè)設(shè)置有沖擊機(jī)構(gòu)，沖擊機(jī)構(gòu)用于沖擊煤矸石放料機(jī)構(gòu)內(nèi)放置的煤矸石顆粒；上述煤矸石放料機(jī)構(gòu)包括底座，底座上設(shè)置有豎直布置的升降油缸，升降油缸的上端設(shè)置有料斗支撐臺，料斗支撐臺上鉸接有料斗，料斗的前端鉸接有一料斗調(diào)節(jié)油缸，料斗調(diào)節(jié)油缸的另一端鉸接在料斗支撐臺上，料斗的一側(cè)設(shè)置有斗門，斗門上配置有斗門開關(guān)油缸；上述沖擊機(jī)構(gòu)的沖擊靶板與上述斗門相適配。

所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，上述沖擊機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在上述底座一側(cè)的基座，基座上端與上述沖擊靶板的一端相鉸接，沖擊靶板的另一端通過角度調(diào)節(jié)油缸鉸接在上述基座上。

所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，上述煤矸石放料機(jī)構(gòu)、沖擊機(jī)構(gòu)均與一控制中心通信連接，控制中心包括布置在沖擊靶板上的振動(dòng)傳感器與布置在基座上的聲傳感器，振動(dòng)傳感器、聲傳感器均與一信號收集卡通信連接，信號收集卡與一工控機(jī)通信連接。

所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其中，上述煤矸石放料機(jī)構(gòu)配置有一CT掃描儀，該CT掃描儀與上述控制中心通信連接。

一種使用所述實(shí)驗(yàn)裝置的方法，其包括以下步驟：

當(dāng)進(jìn)行單顆粒沖擊試驗(yàn)時(shí)，先將試驗(yàn)用煤顆粒或者矸石顆粒置于CT掃描儀進(jìn)行掃描，確定內(nèi)部裂隙的微觀參數(shù)，將掃描后的巖石置于煤矸石放料機(jī)構(gòu)內(nèi)，并通過調(diào)節(jié)升降油缸使料斗提升到指定高度，控制沖擊靶板和料斗的角度，確定沖擊條件，打開料斗的斗門，進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，利用振動(dòng)傳感器檢測振動(dòng)信號，分析煤顆粒或者矸石顆粒之沖擊靶板振動(dòng)信號的區(qū)別；

然后分別實(shí)驗(yàn)不同高度、靶板角度、沖擊位置、靶板厚度、振動(dòng)傳感器位置條件下振動(dòng)信號的區(qū)別，確定利用沖擊信號阻尼特征實(shí)現(xiàn)煤矸的識別；

然后將沖擊后的煤顆粒或者矸石顆粒進(jìn)行CT掃描，通過沖擊前后裂隙等微觀參數(shù)對比，以及試驗(yàn)與數(shù)值模擬裂隙參數(shù)對比，得到煤顆粒或者矸石顆粒的沖擊阻尼特征產(chǎn)生機(jī)理；

或者當(dāng)進(jìn)行顆粒群沖擊試驗(yàn)時(shí)，將試驗(yàn)用煤顆粒群或者矸石顆粒群放置在煤矸石放料機(jī)構(gòu)內(nèi)，依據(jù)預(yù)設(shè)沖擊條件，利用高速攝像機(jī)記錄沖擊過程并檢測振動(dòng)信號，高速攝像機(jī)記錄的數(shù)據(jù)和振動(dòng)信號用于與數(shù)值模擬結(jié)果宏觀現(xiàn)象的對比，同時(shí)振動(dòng)信號還用于確定沖擊過程的接觸阻尼，進(jìn)行煤矸辨識；然后將煤顆粒群或者矸石顆粒群依次同時(shí)置于料斗內(nèi)，進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，觀測沖擊由煤變成矸石時(shí)振動(dòng)信號的變化，得到，得到煤顆粒或者矸石顆粒的沖擊阻尼特征產(chǎn)生機(jī)理。