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原文传递一种模拟煤岩体截割产尘的仿真实验系统及实验方法

专利名称：	一种模拟煤岩体截割产尘的仿真实验系统及实验方法
摘要：	本发明公开了一种模拟煤岩体截割产尘的仿真实验系统及实验方法。该实验平台上放置有截割实验装置，其上设置有煤块试样、任意分布载荷的加载装置、牵引速度加载装置、各种约束方式的实现装置、滚筒转速控制装置及截齿切换装置，力学监测装置及粉尘监测装置，该实验系统通过中央控制系统控制各个子系统完成实验要求。本发明实验系统能够实现对井下采煤工作面和掘进工作面截割产尘的仿真模拟分析，可以开展不同煤种的煤岩体在采掘工作中受不同地应力、不同截齿截割破坏产尘的仿真模拟、开展截齿在截割过程中的力学分析、开展不同截齿类型在截割过程中对粉尘浓度、粒径、速度及微观特性影响的研究等，为矿井采掘工作面粉尘防治提供理论和技术支持。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东科技大学
发明人：	周刚;张清涛;王世聪;孙彪;徐翠翠;胡莹莹;丁建飞;张国宝;高丹红
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910268386.7
公开号：	CN110006771A
代理机构：	青岛智地领创专利代理有限公司
代理人：	张红凤
分类号：	G01N3/58(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	266590 山东省青岛市黄岛区经济技术开发区前湾港路579号
主权项：	1.一种模拟煤岩体截割产尘的仿真实验系统，其包括实验平台，其特征在于：所述的实验平台上放置有截割实验台，所述的截割实验台上设置有煤块试样、任意分布载荷的加载装置、牵引速度加载装置、各种约束方式的实现装置、滚筒转速控制装置及截齿切换装置，力学监测装置及粉尘监测装置，该实验系统通过中央控制系统控制各个子系统完成实验要求；所述的任意分布载荷的加载装置位于所述煤块试样的相邻侧，中央控制系统控制结构薄片对所述煤块试样进行不同力学的加载，以产生不同的力学加载参数；所述的牵引速度加载装置用于向所述实验平台提供牵引力，所述的牵引速度加载装置通过中央控制系统对其进行控制；各种约束方式的实现装置主要包括横向移动平台、纵向移动平台和固定装置，所述的横向移动平台为整个实验平台提供横向运移通道，使得截齿在受到牵引力的同时可横向移动，所述纵向移动平台模仿采煤机滚筒的升降装置，在人机互换界面选择下降距离，并将信号传递给中央控制系统，所述的中央控制系统用于控制电动机带动钢丝绳移动，使得截齿固定端可以上下移动，模拟采煤机上下行割煤方式；所述的滚筒转速控制装置包括无极变速器，所述的无极变速器位于所述纵向升降台上方，用于控制滚筒的转速；所述的截齿切换装置包括滚筒截齿、截齿固定端、电动机和钢丝绳，所述的滚筒截齿位于所述煤块试样的相邻侧；所述的实验平台还配置有力学监测装置和粉尘监测装置，所述的力学监测装置用于监测煤岩体在受到剪切力的作用时产生的三向力的变化；所述的粉尘监测装置用于监测煤岩体在截割过程中产生的粉尘。 2.根据权利要求1所述的一种模拟煤岩体截割产尘的仿真实验系统，其特征在于：所述的粉尘监测装置包括高速摄像机和相位多普勒干涉仪，通过高清摄像机拍摄粉尘的扩散过程，通过相位多普勒干涉仪对粉尘的速度、浓度及粒度进行测试。 3.根据权利要求1所述的一种模拟煤岩体截割产尘的仿真实验系统，其特征在于：所述的实验平台上设置有一长方体外壳，所述的长方体外壳上设置有与外界进行气体交换的圆形通风口。 4.根据权利要求1所述的一种模拟煤岩体截割产尘的仿真实验系统，其特征在于：所述的滚筒截齿包括梭镖形和凿子形两种形式，排列顺序包括顺序式和交叉式。 5.根据权利要求3所述的一种模拟煤岩体截割产尘的仿真实验系统，其特征在于：所述的长方体外壳的长、宽、高分别为2000mm、1200mm、1000mm，所述的圆形通风口的直径为200mm。 6.根据权利要求1所述的一种模拟煤岩体截割产尘的仿真实验系统的实验方法，其特征在于，包括以下步骤： a通过所述任意分布载荷的加载装置产生不同的力学加载参数，改变煤块试样在受力过程中的三向力大小，确定煤岩体的最佳受力范围； b通过牵引速度加载装置为实验平台提供牵引力，中央控制系统通过分析计算，将信号传递给综合变速器来控制牵引力的大小；通过横向移动平台为整个实验平台提供横向运移通道，使得截齿在受到牵引力的同时可以横向移动，通过纵向移动平台模仿采煤机滚筒的升降装置，使得滚筒可选择不同的割煤方式，达到最大采煤率； c通过所述的滚筒转速控制装置提供截齿的截割速度，由中央控制系统控制无极变速器内部主动带轮轴和从动带轮轴的相对转动速度来控制滚筒的转速，从而进行有效的截割煤岩体； d通过粉尘监测装置对粉尘的速度、浓度、粒度进行测试，有效实现煤岩体截割产尘的仿真模拟。
所属类别：	发明专利