一種用于煤矸石顆粒沖擊的實驗裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種用于煤矸石顆粒沖擊的實驗裝置及方法，煤矸石放料機構一側設置有沖擊機構，沖擊機構用于沖擊煤矸石放料機構內放置的煤矸石顆粒；上述煤矸石放料機構包括底座，底座上設置有豎直布置的升降油缸，升降油缸的上端設置有料斗支撐臺，料斗支撐臺上鉸接有料斗，料斗的前端鉸接有一料斗調節油缸，料斗調節油缸的另一端鉸接在料斗支撐臺上，料斗的一側設置有斗門，斗門上配置有斗門開關油缸；上述沖擊機構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驗裝置對放頂煤過程進行模擬，對尾梁振動信號進行檢測，從而提取特征阻尼、特征摩擦系數，以此實現煤矸的識別，提高了實驗數據的準確性。

Experimental device and method for coal gangue particle impact

The invention discloses a device and method for the experiment of coal gangue particles impact the coal gangue discharge mechanism is arranged at one side of the impact mechanism, the impact mechanism for the impact of coal gangue on coal gangue particles placed in institutions; the coal gangue discharging mechanism comprises a base, the base is provided with a lifting oil cylinder is vertically arranged at the upper end. Lift cylinder is arranged on the hopper support table, hopper support platform is hinged with a hopper, hopper is hinged with a hopper hopper regulating cylinder adjusting oil cylinder, the other end is hinged on the supporting table in the hopper, hopper is arranged at one side of Doumen, Doumen Doumen switch arranged on the cylinder; the impact of the impact mechanism and the Doumen matched. The top coal caving process was simulated with the built coal and gangue particles impact experimental device to detect the tail beam vibration signal, so feature extraction characteristics of damping, friction coefficient, so as to realize the recognition of coal gangue, improves the accuracy of experimental data.

【技術實現步驟摘要】
一種用于煤矸石顆粒沖擊的實驗裝置及方法
本專利技術涉及煤矸石顆粒沖擊領域，尤其涉及一種用于煤矸石顆粒沖擊的實驗裝置及方法。
技術介紹
綜合機械化放頂采煤法是現今煤礦生產中應用非常廣泛，適應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。實現綜放自動化、無人化能夠大大提高生產效率及安全水平，能把工人在最危險惡劣的工作環境中解放出來，這是煤炭開采技術發展的最主要趨勢；要實現綜采放頂煤無人自動化必須解決煤矸識別這一“瓶頸”問題。因此，現有技術有待于更進一步的改進和發展。
技術實現思路
鑒于上述現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種用于煤矸石顆粒沖擊的實驗裝置及方法。為解決上述技術問題，本專利技術方案包括：一種用于煤矸石顆粒沖擊的實驗裝置，其包括煤矸石放料機構，其中，煤矸石放料機構一側設置有沖擊機構，沖擊機構用于沖擊煤矸石放料機構內放置的煤矸石顆粒；上述煤矸石放料機構包括底座，底座上設置有豎直布置的升降油缸，升降油缸的上端設置有料斗支撐臺，料斗支撐臺上鉸接有料斗，料斗的前端鉸接有一料斗調節油缸，料斗調節油缸的另一端鉸接在料斗支撐臺上，料斗的一側設置有斗門，斗門上配置有斗門開關油缸；上述沖擊機構的沖擊靶板與上述斗門相適配。所述的實驗裝置，其中，上述沖擊機構包括設置在上述底座一側的基座，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節油缸鉸接在上述基座上。所述的實驗裝置，其中，上述煤矸石放料機構、沖擊機構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傳感器與布置在基座上的聲傳感器，振動傳感器、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通信連接。所述的實驗裝置，其中，上述煤矸石放料機構配置有一CT掃描儀，該CT掃描儀與上述控制中心通信連接。一種使用所述實驗裝置的方法，其包括以下步驟：當進行單顆粒沖擊試驗時，先將試驗用煤顆粒或者矸石顆粒置于CT掃描儀進行掃描，確定內部裂隙的微觀參數，將掃描后的巖石置于煤矸石放料機構內，并通過調節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，進行沖擊試驗，利用振動傳感器檢測振動信號，分析煤顆粒或者矸石顆粒之沖擊靶板振動信號的區別；然后分別實驗不同高度、靶板角度、沖擊位置、靶板厚度、振動傳感器位置條件下振動信號的區別，確定利用沖擊信號阻尼特征實現煤矸的識別；然后將沖擊后的煤顆粒或者矸石顆粒進行CT掃描，通過沖擊前后裂隙等微觀參數對比，以及試驗與數值模擬裂隙參數對比，得到煤顆粒或者矸石顆粒的沖擊阻尼特征產生機理；或者當進行顆粒群沖擊試驗時，將試驗用煤顆粒群或者矸石顆粒群放置在煤矸石放料機構內，依據預設沖擊條件，利用高速攝像機記錄沖擊過程并檢測振動信號，高速攝像機記錄的數據和振動信號用于與數值模擬結果宏觀現象的對比，同時振動信號還用于確定沖擊過程的接觸阻尼，進行煤矸辨識；然后將煤顆粒群或者矸石顆粒群依次同時置于料斗內，進行沖擊試驗，觀測沖擊由煤變成矸石時振動信號的變化，得到，得到煤顆粒或者矸石顆粒的沖擊阻尼特征產生機理。本專利技術提供的一種用于煤矸石顆粒沖擊的實驗裝置及方法，對不同工況下靶板的振動信號進行分析處理，確定信號差異，研究間接沖擊過程中覆蓋物對沖擊阻尼特征可識別度的影響，并將試驗結果與數值模擬結果相對比，通過接觸力場、速度場以及覆蓋物對沖擊物擾動行為分析，揭示間接振動差異產生機理，確定煤和矸間接沖擊條件下利用振動信號阻尼特征實現煤矸的識別，用于研究放頂煤過程中煤矸直接沖擊尾梁、煤矸間接沖擊尾梁和煤矸在尾梁表面滑移三種現象，利用所搭建的煤和矸石顆粒沖擊實驗裝置對放頂煤過程進行模擬，對尾梁振動信號進行檢測，從而提取特征阻尼、特征摩擦系數，以此實現煤矸的識別，提高了實驗數據的準確性。附圖說明圖1為本專利技術中煤矸石顆粒沖擊的實驗裝置的結構示意圖；圖2為本專利技術中煤矸石放料機構的結構示意圖；圖3為本專利技術中沖擊機構的結構示意圖；圖4為本專利技術中控制中心的結構示意圖；圖5為本專利技術中調整沖擊機構與煤矸石放料機構的結構示意圖。具體實施方式本專利技術提供了一種用于煤矸石顆粒沖擊的實驗裝置及方法，為使本專利技術的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本專利技術進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本專利技術提供了一種用于煤矸石顆粒沖擊的實驗裝置及方法，如圖1、圖2、圖3與圖4所示的，其包括煤矸石放料機構1，其中，煤矸石放料機構1一側設置有沖擊機構2，沖擊機構2用于沖擊煤矸石放料機構1內放置的煤矸石顆粒；上述煤矸石放料機構1包括底座24，底座24上設置有豎直布置的升降油缸16，升降油缸16的上端設置有料斗支撐臺14，料斗支撐臺14上鉸接有料斗11，料斗11的前端鉸接有一料斗調節油缸13，料斗調節油缸13的另一端通過油缸固定臺15鉸接在料斗支撐臺14上，料斗11的一側設置有斗門，斗門上配置有斗門開關油缸12，通過斗門開關油缸12控制斗門的開閉；上述沖擊機構2的沖擊靶板21與上述斗門相適配，當斗門打開時，沖擊靶板21沖擊料斗11內的煤顆粒或者矸石顆粒。更進一步的，上述沖擊機構2包括設置在上述底座24一側的基座23，基座23上端與上述沖擊靶板21的一端相鉸接，沖擊靶板21的另一端通過角度調節油缸22鉸接在上述基座23上，以調整沖擊靶板21的沖擊角度，如圖5所示的，可以進行多種實驗。在本專利技術的另一較佳實施例中，如圖4所示的，上述煤矸石放料機構1、沖擊機構2均與一控制中心3通信連接，控制中心3包括布置在沖擊靶板21上的振動傳感器31與布置在基座上的聲傳感器32，振動傳感器31、聲傳感器32均與一信號收集卡33通信連接，信號收集卡33與一工控機34通信連接。而且上述煤矸石放料機構1配置有一CT掃描儀，該CT掃描儀與上述控制中心3通信連接，用于實時掃描煤顆粒或者矸石顆粒的內部參數。本專利技術還提供了一種使用上述實驗裝置的方法，其包括以下步驟：當進行單顆粒沖擊試驗時，先將試驗用煤顆粒或者矸石顆粒置于CT掃描儀進行掃描，確定內部裂隙的微觀參數，將掃描后的巖石置于煤矸石放料機構1內，并通過調節升降油缸16使料斗11提升到指定高度，控制沖擊靶板21和料斗11的角度，確定沖擊條件，打開料斗11的斗門，進行沖擊試驗，利用振動傳感器31檢測振動信號，分析煤顆粒或者矸石顆粒之沖擊靶板振動信號的區別；如圖5所示的，其中m1為煤顆粒或者矸石顆粒質量，r為轉角，L為沖擊點與銷軸距離，t為振動傳感器與銷軸距離，v為沖擊速度，h為尾梁板厚度。然后分別實驗不同高度、靶板角度、沖擊位置、靶板厚度、振動傳感器位置條件下振動信號的區別，確定利用沖擊信號阻尼特征實現煤矸的識別；然后將沖擊后的煤顆粒或者矸石顆粒進行CT掃描，通過沖擊前后裂隙等微觀參數對比，以及試驗與數值模擬裂隙參數對比，得到煤顆粒或者矸石顆粒的沖擊阻尼特征產生機理；或者當進行顆粒群沖擊試驗時，將試驗用煤顆粒群或者矸石顆粒群放置在煤矸石放料機構1內，依據預設沖擊條件，利用高速攝像機記錄沖擊過程并檢測振動信號，高速攝像機記錄的數據和振動信號用于與數值模擬結果宏觀現象的對比，同時振動信號還用于確定沖擊過程的接觸阻尼，進行煤矸辨識；然后將煤顆粒群或者矸石顆粒群依次同時本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于煤矸石顆粒沖擊的實驗裝置，其包括煤矸石放料機構，其特征在于，煤矸石放料機構一側設置有沖擊機構，沖擊機構用于沖擊煤矸石放料機構內放置的煤矸石顆粒；上述煤矸石放料機構包括底座，底座上設置有豎直布置的升降油缸，升降油缸的上端設置有料斗支撐臺，料斗支撐臺上鉸接有料斗，料斗的前端鉸接有一料斗調節油缸，料斗調節油缸的另一端鉸接在料斗支撐臺上，料斗的一側設置有斗門，斗門上配置有斗門開關油缸；上述沖擊機構的沖擊靶板與上述斗門相適配。

【技術特征摘要】
1.一種用于煤矸石顆粒沖擊的實驗裝置，其包括煤矸石放料機構，其特征在于，煤矸石放料機構一側設置有沖擊機構，沖擊機構用于沖擊煤矸石放料機構內放置的煤矸石顆粒；上述煤矸石放料機構包括底座，底座上設置有豎直布置的升降油缸，升降油缸的上端設置有料斗支撐臺，料斗支撐臺上鉸接有料斗，料斗的前端鉸接有一料斗調節油缸，料斗調節油缸的另一端鉸接在料斗支撐臺上，料斗的一側設置有斗門，斗門上配置有斗門開關油缸；上述沖擊機構的沖擊靶板與上述斗門相適配。2.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，上述沖擊機構包括設置在上述底座一側的基座，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節油缸鉸接在上述基座上。3.根據權利要求2所述的實驗裝置，其特征在于，上述煤矸石放料機構、沖擊機構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傳感器與布置在基座上的聲傳感器，振動傳感器、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通信連接。4.根據權利要求3所述的實驗裝置，其特征在于，上述煤矸石放料機構配置有一CT掃描儀，該CT掃描儀與上述控制中心通信連接。5.一種使用如權利要求1所述實驗裝置的方法，其包括以下步...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李勇慶，張士奇，李旭，楊揚，胡延清，程夢溪，張徳彪，王亮，
申請(專利權)人：山東科技大學，
類型：發明
國別省市：山東,37