[發(fā)明專利]一種煤礦井下鉆孔水力沖孔出煤量計(jì)算裝置及計(jì)算方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010042240.3
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN111140222A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉;徐森;荊天祥;倪小明;韓穎;張小東;李定啟
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B47/00
• 分類號(hào): E21B47/00;E21F7/00
• 代理公司: 鄭州萬創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41135
• 代理人: 郭艷玲;任彬

1.一種煤礦井下鉆孔水力沖孔出煤量計(jì)算裝置，其特征在于：包括與煤礦井下鉆孔水力沖孔連接的過濾箱體，過濾箱體的底壁、頂壁均呈水平的正梯形狀，過濾箱體的底壁、頂壁上下對(duì)稱，過濾箱體底壁左端的前后邊長大于底壁右端的前后邊長，過濾箱體底壁的前腰長和后腰長相等，過濾箱體的左、右端均開口，過濾箱體的前側(cè)壁、后側(cè)壁均呈豎直的矩形狀，過濾箱體的左端開口、右端開口均呈豎直的矩形狀，過濾箱體底壁為高密度濾網(wǎng)；過濾箱體右端固定連有呈長方體形的出煤量計(jì)算箱體，出煤量計(jì)算箱體的底壁、頂壁均水平，出煤量計(jì)算箱體的前側(cè)壁、后側(cè)壁均豎直，出煤量計(jì)算箱體的左、右端均開口，出煤量計(jì)算箱體的左端開口與過濾箱體的右端開口重合，出煤量計(jì)算箱體的頂壁下頂面在緊鄰出煤量計(jì)算箱體右端開口處設(shè)有多個(gè)相同且由前向后依次布置的紅外測距儀，出煤量計(jì)算箱體底壁為運(yùn)輸皮帶；出煤量計(jì)算箱體底壁運(yùn)輸皮帶右端與煤巷井下運(yùn)輸皮帶連接，過濾箱體正下端設(shè)有用于接收出煤過濾水的蓄水槽。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下鉆孔水力沖孔出煤量計(jì)算裝置，其特征在于：煤礦井下鉆孔水力沖孔通過管道與過濾箱體的左端開口連接，以使煤礦井下鉆孔水力沖孔孔口出煤通過管道運(yùn)輸至過濾箱體內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下鉆孔水力沖孔出煤量計(jì)算裝置，其特征在于：過濾箱體的底壁上底面與出煤量計(jì)算箱體的底壁上底面處于同一水平高度，過濾箱體的頂壁下頂面與出煤量計(jì)算箱體的頂壁下頂面處于同一水平高度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下鉆孔水力沖孔出煤量計(jì)算裝置，其特征在于：蓄水槽通過水管與排水渠連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下鉆孔水力沖孔出煤量計(jì)算裝置，其特征在于：多個(gè)紅外測距儀中心連成的直線為水平且沿前后方向布置的直線，多個(gè)紅外測距儀中心連成的直線稱為紅外測距儀中心線，紅外測距儀中心線與出煤量計(jì)算箱體頂壁右端之間的水平且沿左右方向的間距為10cm。

6.上述煤礦井下鉆孔水力沖孔出煤量計(jì)算裝置的計(jì)算方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將煤礦井下鉆孔水力沖孔出煤量計(jì)算裝置布置到煤礦井下鉆孔水力沖孔附近處，并將煤礦井下鉆孔水力沖孔通過管道與過濾箱體的左端開口連接；

（2）煤礦井下鉆孔水力沖孔孔口出煤通過管道運(yùn)輸?shù)竭^濾箱體內(nèi)，煤通過過濾箱體底壁的高密度濾網(wǎng)進(jìn)行過濾水處理，煤中的過濾水進(jìn)入蓄水槽內(nèi)，蓄水槽內(nèi)的過濾水通過水管排進(jìn)排水渠內(nèi)，且先進(jìn)入過濾箱體內(nèi)的煤在后進(jìn)入過濾箱體內(nèi)的煤的推動(dòng)下緩慢向右移動(dòng)，煤進(jìn)而從出煤量計(jì)算箱體左端開口移動(dòng)到出煤量計(jì)算箱體內(nèi)，且出煤量計(jì)算箱體內(nèi)的煤在出煤量計(jì)算箱體底壁運(yùn)輸皮帶的運(yùn)送作用下向右移動(dòng)，進(jìn)入出煤量計(jì)算箱體內(nèi)的煤充滿在出煤量計(jì)算箱體的前、后側(cè)壁之間，隨著出煤量的不斷增加，煤不斷向右推進(jìn)，經(jīng)過各紅外測距儀正下方處的煤的截面形成相應(yīng)橫截面，隨著煤的不斷向右推進(jìn)，形成多個(gè)橫截面，當(dāng)煤移動(dòng)到各紅外測距儀正下方處時(shí)，每個(gè)紅外測距儀都能測出相應(yīng)測點(diǎn)煤的高度，即測出相應(yīng)橫截面上對(duì)應(yīng)測點(diǎn)煤的高度，相應(yīng)橫截面上對(duì)應(yīng)測點(diǎn)煤的高度的連線形成一條曲線，根據(jù)相應(yīng)橫截面上對(duì)應(yīng)測點(diǎn)煤的高度與相應(yīng)測點(diǎn)距出煤量計(jì)算箱體前側(cè)壁的水平且沿前后方向的間距，通過回歸分析，構(gòu)造線性回歸曲線，即相應(yīng)橫截面頂邊形成線性回歸曲線，且相應(yīng)橫截面可看作規(guī)則梯形，即設(shè)相應(yīng)橫截面上對(duì)應(yīng)測點(diǎn)煤的高度為Y/cm，相應(yīng)測點(diǎn)距出煤量計(jì)算箱體前側(cè)壁的水平且沿前后方向的間距為X/cm，通過回歸分析，利用近似估算的方法得到線性回歸方程Y=A₁X+B₁，即相應(yīng)橫截面頂邊形成的線性回歸曲線的線性回歸方程為Y=A₁X+B₁，將相應(yīng)橫截面上處于中心處的測點(diǎn)距出煤量計(jì)算箱體前側(cè)壁的水平且沿前后方向的間距X_中代入相應(yīng)橫截面頂邊形成的線性回歸方程Y=A₁X+B₁中，得到相應(yīng)橫截面上測點(diǎn)的中心高度Y_中；

（3）隨著煤的不斷向右運(yùn)輸，每一個(gè)橫截面的中心高度Y_中構(gòu)成了一條曲線，為縱截面曲線，同樣利用構(gòu)造線性回歸曲線的方法，縱截面也可以轉(zhuǎn)換成一個(gè)梯形，且縱截面頂邊形成線性回歸曲線，將縱截面上各中心高度Y_中記為縱向高度Q/cm，縱截面上各縱向高度Q所對(duì)應(yīng)的相應(yīng)橫截面所處的沿煤的走向的橫向長度記為P/cm，且隨著煤的不斷向右運(yùn)輸，梯形縱截面的底邊水平且沿左右方向的長度不斷增長，梯形縱截面的縱向高度也在不斷變化，通過回歸分析，利用近似估算的方法得到線性回歸方程Q=A₂P+B₂，則每一個(gè)橫截面的中心高度Y_中構(gòu)成的線性回歸曲線的線性回歸方程為Q=A₂P+B₂，即縱截面頂邊形成的線性回歸曲線的線性回歸方程為Q=A₂P+B₂，將縱截面曲線中心處的橫向長度P_中代入線性回歸方程為Q=A₂P+B₂中，得到縱截面曲線中心的縱向高度Q_中，縱向高度Q_中即為不規(guī)則煤體轉(zhuǎn)換成長方體煤體之后的高度；

（4）煤的傳輸距離即為不規(guī)則煤體轉(zhuǎn)換成的長方體煤體的底邊長度，即P_總=v·t，且v表示煤的傳輸速度，t表示煤的傳輸時(shí)間，且煤的傳輸速度一定，而煤的傳輸時(shí)間可以計(jì)時(shí)，進(jìn)而得到P_總，總煤量的體積可通過底邊長度乘以出煤量計(jì)算箱體底壁運(yùn)輸皮帶的前后寬度再乘以縱截面曲線中心的縱向高度計(jì)算得到，即V=P_總·X_總·Q_中，V的單位為cm³，X_總即為出煤量計(jì)算箱體底壁運(yùn)輸皮帶的前后寬度，煤的質(zhì)量可通過煤的總體積乘以煤密度計(jì)算得到，即m=ρ·V，ρ表示煤密度，ρ的單位為g/cm³，煤的質(zhì)量m的單位為kg，而煤最終通過煤巷井下運(yùn)輸皮帶運(yùn)輸出去。