[發明專利]一種煤巖截割產塵實驗系統與方法

在審

• 申請號: 201910699254.X
• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN110411915A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 王和堂;周文東;杜云賀
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G01N15/04;G01N5/00;G01N3/58
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧道花

本發明公開了一種煤巖截割產塵實驗系統，包括截割部分、實驗條件調控部分、粉塵收集部分、破碎形態記錄部分和控制與信號處理部分；所述截割部分包括豎直向下運動的加載裝置、截齒和固定架，所述實驗條件調控部分包括圍壓加載裝置和正壓變頻風機，所述粉塵收集部分包括負壓變頻風機和粉塵收集濾膜，所述破碎形態記錄部分包括高速動態分析儀和紅外熱成像儀，所述控制與信號處理部分包括信號收集裝置、PLC模塊和上位機；本發明可以開展不同煤巖樣品、不同截齒類型、不同截割參數(侵入角、截深、截割速度)和不同風速等條件下的煤巖截割破碎產塵模擬實驗，為物理模擬截齒破碎煤巖過程、進而研究煤巖截割產塵機理提供了創新手段。

技術領域

本發明涉及粉塵產生技術領域，特別是涉及一種煤巖截割產塵實驗系統與方法。

背景技術

粉塵是礦山企業生產中面臨的第一大職業危害，廣泛導致塵肺等職業病。采掘機械截割煤巖是礦山作業場所粉塵產生的最大來源。掌握煤巖受載破碎形成粉塵的過程及其特性是實現科學防塵、高效除塵的前提和基礎，但現有研究囿于礦塵防治技術層面，對工礦生產過程煤巖產塵機理的基礎研究還很缺乏，導致在粉塵防控技術的研發和應用中缺少針對性，事倍功半。

開展煤巖截割產塵的物理模擬實驗，是研究和揭示產塵機理必不可少的重要途徑。然而，過去的產塵實驗裝置局限于采用重錘沖擊法或對輥式破碎機破碎煤樣，這與掘進機、采煤機截齒截割破煤/巖的過程大相徑庭。因此，研制模擬截齒破碎煤巖產塵過程的實驗裝置是研究煤巖截割產塵機理的迫切需求。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種煤巖截割產塵模擬實驗系統。

本發明所采用的技術方案是：一種煤巖截割產塵實驗系統，包括截割部分、實驗條件調控部分、粉塵收集部分、破碎形態記錄部分和控制與信號處理部分；所述截割部分包括豎直向下運動的加載裝置、截齒和固定架，所述加載裝置施加的壓力以壓力信號傳輸到信號收集裝置，實時記錄于上位機中，所述固定架固定在加載裝置下方，所述截齒利用限位環固定在固定架上并通過位移信號將位移傳輸到信號收集裝置中，實時記錄在上位機中；

所述實驗條件調控部分包括圍壓加載裝置和正壓變頻風機，所述圍壓加載裝置對煤/巖試塊四周施加壓力，壓力信號通過信號收集裝置實時記錄在上位機中，所述正壓變頻風機入口處還固定有空氣過濾膜，所述正壓變頻風機風速可調，風速信號通過信號收集裝置實時記錄在上位機中；

所述粉塵收集部分包括負壓變頻風機、粉塵收集濾膜和透明防靜電板，所述負壓變頻風機風速可控，風速信號通過信號收集裝置實時記錄在上位機中，所述粉塵收集濾膜設置在負壓變頻風機進風口處用于攔截、收集粉塵，所述透明防靜電板圍成一個封閉實驗空間；

所述破碎形態記錄部分包括高速動態分析儀和紅外熱成像儀，所述紅外熱成像儀拍攝的紅外圖像信號和高速動態分析儀拍攝的形態圖像信號傳送至上位機；

所述控制與信號處理部分包括信號收集裝置、PLC模塊和上位機，所述PLC模塊用于控制加載裝置的啟動、變速與停止，通過上位機，可以調節加載裝置移動速度和正壓變頻風機與負壓變頻風機的風速。

進一步地，所述截齒的形狀包括但不限于鎬型截齒、刀型截齒和PDC截齒。

進一步地，所述固定架包括通過定位銷相連的固定架水平段和固定架豎直段二，固定架水平段能夠以定位梢為圓心轉動。

進一步地，所述固定架還包括軸向設置有若干長方形開孔的固定架豎直段一。

進一步地，所述固定架水平段能夠穿插進固定架豎直段一的長方形開孔內，固定架水平段與不同高度的長方形開孔相連接，實現固定架水平段與水平夾角在0-45°范圍內的調整。

進一步地，所述固定架水平段上還設有若干限位孔用于固定固定架豎直段一和固定架水平段的連接。

進一步地，煤巖截割產塵模擬實驗方法，包括以下步驟：