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原文传递一种煤岩截割产尘实验系统与方法

专利名称：	一种煤岩截割产尘实验系统与方法
摘要：	本发明公开了一种煤岩截割产尘实验系统，包括截割部分、实验条件调控部分、粉尘收集部分、破碎形态记录部分和控制与信号处理部分；所述截割部分包括竖直向下运动的加载装置、截齿和固定架，所述实验条件调控部分包括围压加载装置和正压变频风机，所述粉尘收集部分包括负压变频风机和粉尘收集滤膜，所述破碎形态记录部分包括高速动态分析仪和红外热成像仪，所述控制与信号处理部分包括信号收集装置、PLC模块和上位机；本发明可以开展不同煤岩样品、不同截齿类型、不同截割参数(侵入角、截深、截割速度)和不同风速等条件下的煤岩截割破碎产尘模拟实验，为物理模拟截齿破碎煤岩过程、进而研究煤岩截割产尘机理提供了创新手段。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	王和堂;周文东;杜云贺
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910699254.X
公开号：	CN110411915A
代理机构：	南京正联知识产权代理有限公司
代理人：	邓道花
分类号：	G01N15/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	221000 江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学南湖校区
主权项：	1.一种煤岩截割产尘实验系统，其特征在于：包括截割部分(1)、实验条件调控部分(2)、粉尘收集部分(3)、破碎形态记录部分(4)和控制与信号处理部分(5)；所述截割部分(1)包括竖直向下运动的加载装置(6)、截齿(7)和固定架(8)，所述加载装置(6)施加的压力以压力信号传输到信号收集装置(15)，实时记录于上位机(17)中，所述固定架(8)安装在加载装置(6)下方，所述截齿(7)利用限位环(18)固定在固定架(8)上并通过位移信号将位移传输到信号收集装置(15)中，实时记录在上位机(17)中；所述实验条件调控部分(2)包括围压加载装置(9)和正压变频风机(10)，所述围压加载装置(9)对煤/岩试块(20)四周施加压力，压力信号通过信号收集装置(15)实时记录在上位机(17)中，所述正压变频风机(10)入口处还固定有空气过滤膜(21)，所述正压变频风机(10)风速可调，风速信号通过信号收集装置(15)实时记录在上位机(17)中；所述粉尘收集部分(3)包括负压变频风机(11)、粉尘收集滤膜(12)和透明防静电板(19)，所述负压变频风机(11)风速可控，风速信号通过信号收集装置(15)实时记录在上位机(17)中，所述粉尘收集滤膜(12)设置在负压变频风机(11)进风口处用于拦截、收集粉尘，所述透明防静电板(19)围成一个封闭实验空间；所述破碎形态记录部分(4)包括高速动态分析仪(13)和红外热成像仪(14)，所述红外热成像仪(14)拍摄的红外图像信号和高速动态分析仪(13)拍摄的形态图像信号传送至上位机(17)；所述控制与信号处理部分(5)包括信号收集装置(15)、PLC模块(16)和上位机(17)，所述PLC模块(16)用于控制加载装置(6)的启动、变速与停止，通过上位机(17)，可以调节加载装置(6)移动速度和正压变频风机(10)与负压变频风机(11)的风速。 2.根据权利要求1所述的煤岩截割产尘实验系统，其特征在于：所述截齿(7)的形状包括但不限于镐型截齿、刀型截齿和PDC截齿。 3.根据权利要求1所述的煤岩截割产尘实验系统，其特征在于：所述固定架(8)包括通过定位销(822)相连的固定架水平段(82)和固定架竖直段二(83)，使固定架水平段(82)能够以定位销(822)为圆心转动。 4.根据权利要求1或3所述的煤岩截割产尘实验系统，其特征在于：所述固定架(8)还包括轴向设置有若干长方形开孔(811)的固定架竖直段一(81)。 5.根据权利要求4所述的煤岩截割产尘实验系统，其特征在于：所述固定架水平段(82)能够穿插进固定架竖直段一(81)的长方形开孔(811)内，固定架水平段(82)与不同高度的长方形开孔(811)相连接，实现固定架水平段(82)与水平夹角在0-45°范围内的调整。 6.根据权利要求3或5所述的煤岩截割产尘实验系统，其特征在于：所述固定架水平段(82)上还设有若干限位孔(821)用于固定固定架竖直段一(81)和固定架水平段(82)的连接。 7.根据权利要求1所述的煤岩截割产尘模拟实验方法，其特征在于，包括以下步骤： a、将截齿通过限位环固定在固定架上，清理立方体煤/岩试块表面后测定质量记为M并将其放在围压加载装置中间，保证立方体顶面中心位于截齿齿尖正下方，调整高速动态分析仪和红外热成像仪镜头角度，保证其分别从试块左前和右前方拍摄，清理实验操作台内部及各部件表面，避免原有沉积粉尘影响测试结果； b、更换粉尘收集滤膜并测定滤膜质量记为m1，打开红外热成像仪和高速动态分析仪，利用上位机查看显示是否正常，围压加载装置恢复至初始无压力状态，关闭透明密闭罩开口，打开变频风机； c、在上位机上打开加载装置压力实时监控窗口，设定加载装置下降速度，点击启动按钮截齿开始下降； d、同时观察煤/岩试块破碎情况和加载装置压力实时监控窗口，当试块出现大块破碎或加载装置压力达到峰值后迅速降低时，停止加载； e、将加载装置恢复至初始状态，保持负压变频风机打开状态，系统静置t小时后取出粉尘收集滤膜再次测定质量记为m2，静置时间t满足公式(a)：式中：L为操作台高度，μ0为空气黏度系数，dmin为粉尘可测量最小粒径，ρ为粉尘真密度，ρ0为空气密度，G为重力加速度； f、通过更换截齿、固定架，改变加载速度、正压变频风机风速、负压变频风机风速、围压加载装置压力，可模拟实验不同截齿类型、截割参数、通风条件下的采掘机械截割破碎煤/岩产尘过程及特性。
所属类别：	发明专利