一种放顶煤煤矸界面识别试验系统的制作方法

文档序号:15439164发布日期:2018-09-14 22:34

本发明涉及一种放顶煤煤矸界面识别试验系统,属于放顶煤开采中的煤矸界面识别技术领域。



背景技术:

煤炭在我国能源中处于主导地位,关乎国民工业和农业的发展,在整个国民经济中具有举足轻重的地位。煤炭开采技术的发展是提高煤炭开采率的重要措施,是提高煤炭产量的重要手段。同时,煤炭开采自动化有利于改善工人劳动条件,降低人身伤亡事故,提高劳动生产效率。厚煤层约占我国煤炭总储量的44.8%,每年近30亿吨煤炭中的相当一部分是采用放顶煤的方法开采出来,因此放顶煤技术的研究和推广对我国煤炭工业的发展具有特别重要的意义。目前在综采自动化放顶煤开采过程中,顶煤放落主要是依靠人工目测来判断控制,由于采煤工作面灰尘大,条件恶劣,带来现场操作工人安全问题,且人工难以准确判断顶煤放落程度,不可避免地导致放煤过程的过放状况和欠放状况,如何根据煤炭放落程度确定放煤口放煤时间是综采放顶煤开采过程中遇到的难题。随着采煤工作面产量增加,需要提高液压支架移架速度,手动控制放煤口启闭的方法已不再适用电液放顶煤支架操作需要。煤矸界面的自动识别是实现自动控制放煤口启闭和放顶煤开采自动化的基础,它因此成为了煤炭生产过程中的一项基础性课题。

现阶段放顶煤开采过程中煤矸自动识别方法的研究多在射线识别和图像识别领域,其识别效率较低,现场干扰因素较大。煤与矸石虽都属于岩石,但是其物理属性相差较大,落煤过程中冲击液压支架时会产生不同的振动响应信号,若以这些振动响应信号为基础,采取科学的方法将其分辨出来并加以利用,可为放顶煤开采中的煤矸识别提供一种新思路。近几年,国内部分学者开展了基于尾梁振动信号的煤矸界面识别方法研究,取得了很有效的成果,通过对信号处理和特征提取,已能在实验室中较准确地识别煤矸界面,但是离实际工程应用还有很大的差距,识别方法也并不完善。同时,由于相关理论的缺失,严重制约了基于数据分析进行放顶煤开采煤矸识别的理论发展与煤矸识别技术的实际应用。为清晰地了解在各种现场条件下信号产生的本质原因及真实传播规律,在研究过程中,需要对岩石与煤冲击尾梁时的振动特征进行定量分析,但是现阶段缺乏合理的实验装置,用以验证和辅助研究。



技术实现要素:

针对现有技术的不足,本发明提供一种放顶煤煤矸界面识别试验系统。

本发明的技术方案如下:

一种放顶煤煤矸界面识别试验系统,包括基座及设置在基座上的煤矸颗粒冲击振动试验装置、仿煤流煤矸放落冲击试验装置;

所述煤矸颗粒冲击振动试验装置包括振动台装置、支架组件、放煤装置和高速摄像机组件,其中振动台装置设置在支架组件底部,放煤装置设置在支架组件上并位于振动台装置上方,高速摄像机组件位于支架组件一侧且与振动台装置并排设置;通过放煤装置释放煤矸颗粒到振动台装置上,并由高速摄像机组件获取煤矸颗粒砸落振动台装置的瞬间图像信息;

所述仿煤流煤矸放落冲击试验装置包括仿煤流放落装置、煤矸运送装置、铲煤装置和多个放顶煤液压支架工作组;多个放顶煤液压支架工作组并排安置在基座上开设的放顶煤支架工作组储放道内;仿煤流放落装置包括由上而下设置的仿矿压加载装置、煤流扣压装置、液压支架调放装置,铲煤装置设置在仿煤流放落装置一侧用于将试验后的煤矸颗粒推送至煤矸运送装置,煤矸运送装置设置在仿煤流放落装置一端用于将煤矸颗粒输送到仿煤流放落装置上,后续通过仿矿压加载装置和煤流扣压装置对放顶煤液压支架工作组进行仿煤流煤矸放落冲击试验。

优选的,所述支架组件包括支撑座组件及安装在支撑座组件上的升降机构,其中支撑座组件安放在基座上开设的支架组件滑道内,升降机构包括垂直设置在支撑座组件四个角位处的升降导柱,放煤装置连接在四根升降导柱上。

优选的,所述支撑座组件包括滑动底盘,滑动底盘的底部通过网齿防滑杆和网齿防滑杆连接缸安装在基座上,滑动底盘上设置有防抖压杆装载机和防抖压杆,防抖压杆装载机设置在滑动底盘上开设的凹槽内,升降导柱的底端通过升降导柱固定螺栓安装在滑动底盘上的四个角位处,滑动底盘上开设有与多颗粒放煤装置支撑座滑道相对应地开槽。此设计的好处在于,振动台装置通过振动台装置滑道进入滑动底盘上的开槽,使振动台装置位于放煤装置的正下方,并通过防抖压杆按压住振动台装置,保证煤矸下落砸在振动台上时的稳定性。

优选的,所述放煤装置包括多颗粒放煤组件,其中多颗粒放煤组件包括第一升降板、多颗粒放煤工作台和放煤板组件,其中第一升降板通过滑块连接在升降导柱上,多颗粒放煤工作台安装在第一升降板上且多颗粒放煤工作台和第一升降板上对应开设有落煤口,放煤板组件位于多颗粒放煤工作台开设的落煤口内且放煤板组件的底部连接有横向滑杆和纵向滑杆,横向滑杆和纵向滑杆的端部分别通过横向滑动块和纵向滑动块与多颗粒放煤工作台滑动连接。

优选的,所述放煤板组件包括放煤板,放煤板上开设有至少一个煤矸颗粒放煤口,每一煤矸颗粒放煤口均设置有煤矸颗粒底面挡板、煤矸颗粒横向挡板、煤矸颗粒纵向挡板,放煤板底部的四个角位设置有双向滑动连接块,横向滑杆和纵向滑杆贯穿双向滑动连接块。

优选的,在所述第一升降板的一侧设置有煤矸颗粒储集箱,在所述多颗粒放煤工作台上一侧设置有四自由度机械手,所述四自由度机械手与煤矸颗粒储集箱相邻。

优选的,所述放煤装置还包括群颗粒放煤组件,群颗粒放煤组件包括放煤箱组合板和球头液压缸,球头液压缸包括球头液压缸体和球头液压杆,球头液压杆与放煤箱组合板四周设置的放煤箱连接台铰接,滑块底部设置有相连接的第一伸缩加长杆和第二伸缩加长杆,第二伸缩加长杆与球头液压缸体连接。此设计的好处在于,通过第一伸缩加长杆和第二伸缩加长杆可以对放煤箱组合板进行升降作业,以满足群颗粒振动试验的不同要求。

优选的,所述高速摄像机组件包括高速摄像机第一升降杆、高速摄像机第二升降杆和高速摄像机,所述高速摄像机安装在高速摄像机第二升降杆顶端,高速摄像机第二升降杆底端与高速摄像机第一升降杆顶端连接,高速摄像机第一升降杆底端安装在基座上开设的高速摄像机组件滑道内。

优选的,所述振动台装置包括平面板振动台组件,所述平面板振动台组件包括振动台移动基座、振动台二级移动座和平面振动板,振动台二级移动座滑动设置在振动台移动基座上,振动台二级移动座上设置有振动台支座滑动槽,平面振动板底部通过依次连接振动台第三升降支座、振动台第二升降支座、振动台第一升降支座安装在振动台支座滑动槽上。

优选的,所述振动台装置还包括箱型板固定约束振动台组件,所述箱型板固定约束振动台组件包括振动台移动基座、振动台二级移动座和箱型振动板,振动台二级移动座滑动设置在振动台移动基座上,振动台二级移动座上设置有振动台支座滑动槽和振动台物料回收装置,箱型振动板位于振动台物料回收装置内且箱型振动板底部通过依次连接振动台第三升降支座、振动台第二升降支座、振动台第一升降支座安装在振动台支座滑动槽上;所述振动台物料回收装置包括集料主体箱、集料侧向第一挡板、集料侧向第二挡板、集料侧向第三挡板、集料山型板第一伸缩杆、集料山型板第一内挡板、集料山型板第二内挡板、集料主体箱伸缩挡板、集料山型板、集料山型板第二伸缩杆、山型伸缩板,集料主体箱的底部滑动设置在振动台二级移动座的纵向滑槽内,集料主体箱伸缩挡板滑动镶嵌在集料主体箱的下端槽内,集料山型板第一伸缩杆滑动安置在振动台二级移动座的横向滑槽中,集料山型板第二伸缩杆滑动安装在集料山型板第一伸缩杆内,集料山型板焊接在集料山型板第二伸缩杆的上端面,两组山型伸缩板分别滑动安装在集料山型板两端的槽中,通过山型伸缩板相对于集料山型板的伸缩,保证底面始终与两相对集料主体箱的内侧面板相接;集料山型板第一内挡板焊接在集料山型板的内端面并且与箱型振动板的侧边相接;集料山型板第二内挡板滑动安装在集料山型板第一内挡板中;集料侧向第一挡板滑动安装在集料主体箱的内侧面板上,集料侧向第二挡板滑动安装在集料侧向第一挡板的槽内,集料侧向第三挡板滑动安装在集料侧向第二挡板的槽内。

优选的,所述振动台装置还包括箱型板接油缸振动台组件,所述箱型板接油缸振动台组件包括振动台移动基座、振动台二级移动座、箱型油缸连接板和振动油缸,振动台二级移动座滑动设置在振动台移动基座上,振动台二级移动座上设置有振动台支座滑动槽,箱型油缸连接板底部一侧通过依次连接振动台第三升降支座、振动台第二升降支座、振动台第一升降支座安装在振动台支座滑动槽上,箱型油缸连接板底部另一侧铰接振动油缸的活塞杆,振动油缸的缸体底端铰接在振动台支座滑动槽上。

优选的,所述振动台装置还包括单放顶煤支架振动台组件,所述单放顶煤支架振动台组件包括振动台移动基座、单放顶煤支架二级移动座和放顶煤液压支架,单放顶煤支架二级移动座滑动设置在振动台移动基座上,放顶煤液压支架安装在单放顶煤支架二级移动座上。

优选的,所述仿矿压加载装置包括相对设置在基座上的两个支撑柱,两个支撑柱上分别安装有滑动卡板,滑动卡板上连接有固定单槽板,两个固定单槽板相对的内侧连接有两个滑动槽板,其中一个滑动槽板的底部依次连接有单缸加压箱缸、单缸加压箱杆、单缸加压板,另一个滑动槽板的底部连接有多缸加压箱缸,多缸加压箱缸的底部并排设置有多个独立加压杆,每一独立加压杆的底部都连接有独立加压板。

优选的,所述煤流扣压装置包括相对安装在支撑柱上的两个第二滑动卡板,第二滑动卡板上连接有第二固定滑槽板,两个第二固定滑槽板相对的内侧连接有两个纵连移扣押滑杆,两个纵连移扣押滑杆上滑动连接两个横移扣押滑杆,其中纵连移扣押滑杆的底端依次连接有扣押主体板和第二扣压主板,且第二扣压主板滑动连接在扣押主体板底端开设的槽内,横移扣押滑杆的底端依次连接有扣押分装板和扩压分装阶梯板,且扩压分装阶梯板滑动连接在扣押分装板底端开设的槽内。

优选的,所述液压支架调放装置包括支架调放主板、皮带运输滑移机、支架推移手、皮带运输滑移机推拉油缸、支架挡位手和支架安放板;支架调放主板上开设有支架安放板卡槽、放顶煤支架群组二级移动座通过槽、液压支架定位槽、支架挡位手调位槽,其中,支架调放主板滑动安装在基座上开设的液压支架调放装置滑道中,皮带运输滑移机和支架安放板并列滑动安装在支架安放板卡槽中且皮带运输滑移机和支架安放板通过皮带运输滑移机推拉油缸连接;皮带运输滑移机两端的侧槽中分别滑动安装所述的支架推移手,在支架安放板一侧的支架挡位手调位槽内并列滑动安装有多个支架挡位手;支架推移手包括依次连接的支架推移手第一升降杆、支架推移手第二升降杆、支架推移手第一推移杆、支架推移手第二推移杆和双向推移块,其中支架推移手第一升降杆的底端滑动安装在皮带运输滑移机两端的侧槽内;支架挡位手包括依次连接的支架挡位手第一升降杆、支架挡位手第二升降杆、支架挡位手第三升降杆、支架挡位手第一推动杆、支架挡位手第二推动杆和双向挡位块,其中支架挡位手第一升降杆的底端滑动安装在支架挡位手调位槽内。

进一步优选的,在支架安放板一侧的支架挡位手调位槽内并列滑动安装有四个支架挡位手。

优选的,所述煤矸运送装置包括一级输送带、二级输送带、输送带侧向挡板、输送带内侧向挡板、输送带平铺小挡板、输送带纵向小挡板;其中,一级输送带和二级输送带底端前后连接并安装在基板上开设的煤矸运送装置安放道中,输送带侧向挡板、输送带内侧向挡板分别安装在二级输送带的两侧,输送带平铺小挡板分别与一级输送带的侧面和二级输送带的侧面相接,输送带纵向小挡板滑动安装在输送带平铺小挡板的上端面;煤矸运送装置安放道和铲煤过道相通,二级输送带顶端位于煤流扣压装置的上方。此设计的好处在于,输送带纵向小挡板和输送带平铺小挡板联合组成两输送带过渡接触位置的煤矸挡料装置,自铲煤过道推送到一级输送带的煤矸,输送到二级输送带的底端后,进入二级输送带的上升输送段,经二级输送带上部的滑落段,进入煤流扣压装置。

进一步优选的,所述一级输送带的上表面和二级输送带底端的上表面均低于铲煤过道的端面。

优选的,所述铲煤装置包括铲煤驱动器、铲煤控制系统、积煤铲斗和铲煤挡板,其中铲煤驱动器、铲煤控制系统、积煤铲斗依次固定连接并安置在基座上开设的铲煤过道内,铲煤挡板滑动安装在基座上开设的支架换位进口末端的槽内,支架换位进口位于铲煤过道一侧;其中,铲煤驱动器包括驱动电机和齿轮传动机构,铲煤控制系统包括工控机、积煤铲斗侧向纵向护臂、行走轮及推动油缸,推动油缸和积煤铲斗侧向纵向护臂分别与积煤铲斗连接,行走轮通过齿轮传动机构与驱动电机连接,驱动电机、积煤铲斗侧向纵向护臂、推动油缸分别与工控机连接。此设计的好处在于,在需要收集煤矸料时,铲煤挡板滑动将支架换位进口挡死,支架调放主板沿液压支架调放装置滑道滑动将煤推送至铲煤过道,铲煤驱动器运行通过铲煤控制系统控制积煤铲斗将煤沿铲煤过道推动至一级输送带。

优选的,所述放顶煤液压支架工作组包括液压支架移动基座、放顶煤液压支架、放顶煤支架群组二级移动座、放顶煤支架侧向挡板滑槽、放顶煤支架侧向一级挡板、放顶煤支架侧向二级挡板、放顶煤支架背向一级挡板、放顶煤支架背向二级挡板;液压支架移动基座滑动安装在放顶煤支架工作组储放道内,放顶煤支架群组二级移动座滑动安装在液压支架移动基座上端开设的槽内且放顶煤支架群组二级移动座上开设有三条平行滑道,其中放顶煤支架背向一级挡板滑动安装在中间滑道内,放顶煤支架背向二级挡板滑动安装在放顶煤支架背向一级挡板的顶端,放顶煤支架侧向挡板滑槽滑动安装在两侧滑道内,放顶煤支架侧向一级挡板滑动安装在放顶煤支架侧向挡板滑槽中,放顶煤支架侧向二级挡板滑动安装在放顶煤支架侧向一级挡板的顶端;放顶煤液压支架位于三条平行滑道的一端,并通过放顶煤支架侧向一级挡板、放顶煤支架侧向二级挡板、放顶煤支架背向一级挡板、放顶煤支架背向二级挡板进行卡位固定。

本发明的有益效果在于:

1.利用本发明放顶煤煤矸界面识别试验系统,可以实现单颗粒、多颗粒、群颗粒煤矸冲击模拟的振动板和真实的尾梁的实验;同时可以模拟放顶煤的实际放落,与真实的液压支架群组配合,小范围模拟真实放煤信号,能够有效获得放顶煤放落试验的数据,为放顶煤煤矸界面提供科学的依据。

2.本发明放顶煤煤矸界面识别试验系统,能根据不同的试验要求和试验条件,既可以通过安装振动传感器、速度传感器、加速度传感器提取振动信号,又可以通过高速摄像仪拍摄视频、图片进行对比分析,拓展性强。

3.本发明放顶煤煤矸界面识别试验系统中的煤矸颗粒冲击振动试验装置,采用单颗粒、多颗粒集成设计,多颗粒、群颗粒上下重叠设置,交替进行,互不妨碍,节省空间;单、多、群放煤口可以到达指定高度平面的任意位置,控制精准方便。

4.本发明放顶煤煤矸界面识别试验系统中的仿煤流煤矸放落冲击试验装置,还可以模拟不同的放落速度和不同矿压显现下的放煤过程,也可作为不同的压力加载装置应用在其他方面;

5.本发明放顶煤煤矸界面识别试验系统结构设计巧妙,纯自动化实现,能够根据不同的试验条件和试验要求进行模拟不同的放顶煤煤矸界面的工作原理,受外界环境干扰小,试验可行性高,无需人工,试验过程精准,误差小,具有极高的推广价值。

附图说明

图1为本发明试验台的整体结构示意图;

图2为本发明中多颗粒放煤装置的结构示意图;

图3为本发明中放煤装置的局部图;

图4为本发明中放煤装置的仰视立体图;

图5为本发明中放煤装置的俯视立体图;

图6为本发明中群颗粒放煤装置的立体图;

图7为本发明多颗粒放煤装置放煤组件的结构图;

图8为多颗粒放煤板组件的剖视图;

图9为本发明中支撑座组件的立体图;

图10为本发明中振动台装置的立体图;

图11为平面板振动台的立体图;

图12为平面板振动台的安装图;

图13为倾斜角度平面振动板的安装图;

图14为箱型板固定约束振动台组件的立体图;

图15为箱型板固定约束振动台组件的不同角度立体图;

图16为箱型板固定约束振动台组件的不同角度立体图;

图17为箱型板固定约束振动台组件剖视立体图;

图18为箱型板固定约束振动台组件半剖视图;

图19为箱型板固定约束振动台组件局部装置图;

图20为箱型板固定约束振动台组件局部剖切视图;

图21为箱型板接油缸振动台组件的结构图;

图22为单放顶煤支架振动台组件的结构图;

图23为试验系统中放顶煤液压支架工作组的安装示意图;

图24为试验系统中放顶煤液压支架工作组的结构示意图;

图25为本发明试验系统中仿煤流放落装置的立体图;

图26为试验系统中煤矸运送装置的立体图;

图27为试验系统中仿矿压加载装置的立体图;

图28为试验系统中仿矿压加载装置的立体仰视图;

图29为试验系统中煤流扣压装置的立体装配图;

图30为试验系统中煤流扣压装置的放大视图;

图31为试验系统中液压支架调放装置的立体图;

图32为试验系统中液压支架调放装置的剖视图;

图33为试验系统中铲煤装置的结构示意图;

图34为试验系统中铲煤装置的立体放大图;

其中:1、基座;2、放煤装置;3、振动台装置;4、仿煤流放落装置;5、放顶煤液压支架工作组;6、第二伸缩加长杆;7、第一伸缩加长杆;8、连接销轴;9、滑块;10、加强筋;11、第一升降板;12、第一升降板固定螺栓;13、多颗粒放煤工作台;14、煤矸颗粒储集箱;15、机械手滑动座;16、四自由度机械手;17、横向滑动块;18、横向滑杆;19、纵向滑动块;20、纵向滑杆;21、放煤板组件;22、双向滑动连接块;23、升降导柱;24、第一升降板承托板;25、放煤箱组合板;26、球头液压杆;27、球头液压缸体;28、放煤箱连接台;29、滑动底盘;30、防抖压杆;31、防抖压杆装载机;32、网齿防滑杆;33、网齿防滑杆连接缸;34、双槽固定连接块;35、升降导柱固定螺栓;36、高速摄像机;37、高速摄像机第二升降杆;38、高速摄像机第一升降杆;39、振动台移动基座或液压支架移动基座;40、振动台二级移动座;41、振动台支座滑动槽;42、振动台第一升降支座;43、振动台第二升降支座;44、振动台第三升降支座;45、平面振动板;46、平面振动板固定螺母;47、平面振动板固定杆;48、箱型振动板固定杆;49、箱型振动板;50、集料主体箱;51、集料侧向第一挡板;52、集料侧向第二挡板;53、集料侧向第三挡板;54、集料山型板第一伸缩杆;55、集料山型板第一内挡板;56、集料山型板第二内挡板;57、集料主体箱伸缩挡板;59、集料山型板;60、集料山型板第二伸缩杆;61、山型伸缩板;62、箱型油缸连接板;63、箱型油缸连接板固定销轴;64、振动油缸杆;65、振动油缸中缸;66、振动油缸外缸;67、振动油缸外缸固定销轴;68、振动油缸支承块;69、单放顶煤支架二级移动座;70、放顶煤液压支架;71、放顶煤支架群组二级移动座;72、放顶煤支架侧向挡板滑槽;73、放顶煤支架侧向一级挡板;74、放顶煤支架侧向二级挡板;75、放顶煤支架背向一级挡板;76、放顶煤支架背向二级挡板;77、一级输送带;78、二级输送带;79、输送带侧向挡板;80、输送带内侧向挡板;81、输送带平铺小挡板;82、输送带纵向小挡板;83、支撑柱;84、滑动卡板;85、固定单槽板;86、滑动槽板;87、单缸加压箱缸;88、单缸加压箱杆;89、单缸加压板;90、多缸加压箱缸;91、独立加压杆;92、独立加压板;93、第二滑动卡板;94、第二固定滑槽板;95、横移扣押滑杆;96、纵连移扣押滑杆;97、第二扣压主板;98、扣押主体板;99、扣押分装板;100、扩压分装阶梯板;101、高速摄像机组件滑道;102、支架组件滑道;103、振动台装置滑道;104、振动台装置储放道;105、放顶煤支架工作组储放道;106、铲煤过道;107、支撑柱滑道;108、液压支架调放装置滑道;109、支架群组出库道;110、支架换位进口;111、支架转移道;112、煤矸运送装置安放道;113、支架调放主板;114、皮带运输滑移机;115、支架推移手第一升降杆;116、支架推移手第二升降杆;117、支架推移手第一推移杆;118、支架推移手第二推移杆;119、双向推移块;120、皮带运输滑移机推拉油缸;121、支架挡位手第一升降杆;122、支架挡位手第二升降杆;123、支架挡位手第三升降杆;124、支架挡位手第一推动杆;125、支架挡位手第二推动杆;126、双向挡位块;127、支架安放板;128、铲煤驱动器;129、铲煤控制系统;130、积煤铲斗;131、铲煤挡板;

201、多颗粒放煤组件;202、群颗粒放煤组件;203、升降导柱;204、多颗粒放煤装置支撑座组件;205、高速摄像机组件。

2101、放煤板;2102、煤矸颗粒横向挡板;2103、煤矸颗粒纵向挡板;2104、煤矸颗粒底面挡板;

301、平面板振动台组件;302、箱型板固定约束振动台组件;303、箱型板接油缸振动台组件;304、单放顶煤支架振动台组件。

11301、支架安放板卡槽;11302、放顶煤支架群组二级移动座通过槽;11303、液压支架定位槽;11304、支架挡位手调位槽;

401、煤矸运送装置;402、仿矿压加载装置;403、煤流扣压装置;404、液压支架调放装置;405、铲煤装置。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明,但不限于此。

实施例1:

如图1所示,本实施例提供一种放顶煤煤矸界面识别试验系统,包括基座1及安装在基座1上的煤矸颗粒冲击振动试验装置、仿煤流煤矸放落冲击试验装置两大部分;

其中,煤矸颗粒冲击振动试验装置包括振动台装置3、支架组件、放煤装置2和高速摄像机组件205,其中振动台装置3设置在支架组件底部,放煤装置2设置在支架组件上并位于振动台装置3上方,高速摄像机组件205位于支架组件一侧且与振动台装置3并排设置;通过放煤装置2释放煤矸颗粒到振动台装置3上,并由高速摄像机组件205获取煤矸颗粒砸落振动台装置3的瞬间图像信息;

仿煤流煤矸放落冲击试验装置包括仿煤流放落装置4、煤矸运送装置401、铲煤装置405和多个放顶煤液压支架工作组5;多个放顶煤液压支架工作组5并排安置在基座1上开设的放顶煤支架工作组储放道105内;仿煤流放落装置4包括由上而下设置的仿矿压加载装置402、煤流扣压装置403、液压支架调放装置404,铲煤装置405设置在仿煤流放落装置4一侧用于将试验后的煤矸颗粒推送至煤矸运送装置401,煤矸运送装置401设置在仿煤流放落装置4一端用于将煤矸颗粒输送到仿煤流放落装置4上,后续通过仿矿压加载装置402和煤流扣压装置403对放顶煤液压支架工作组5进行仿煤流煤矸放落冲击试验。

具体而言,基座1为一平面钢板,上开有多条滑槽,多条滑槽包括振动台装置滑道103、振动台装置储放道104、放顶煤支架工作组储放道105、铲煤过道106、支撑柱滑道107、液压支架调放装置滑道108、支架群组出库道109、支架换位进口110、支架转移道111、煤矸运送装置安放道112,多条滑槽的布置如图33所示;振动台装置3和高速摄像机组件205均置于滑槽内,振动台装置3可以在滑槽内移位调整其位置,使振动台装置3处于放煤装置2的整下方,高速摄像机组件205通过滑槽可以调节其位置使其与振动台装置处于并排设置,便于高速摄像机抓取煤矸砸落在振动台装置上时的瞬间图像。

支架组件包括支撑座组件及安装在支撑座组件上的升降机构,其中支撑座组件安放在基座1上开设的支架组件滑道102内,升降机构包括垂直设置在支撑座组件四个角位处的升降导柱203,放煤装置2连接在四根升降导柱203上。支撑座组件包括滑动底盘29,滑动底盘29通过下端设置的滑动凸块滑道安装在基座1的支架组件滑道102中,网齿防滑杆连接缸33安装在滑动底盘29四角底面,网齿防滑杆32安装在网齿防滑杆连接缸33中,在滑动底盘29确定了在试验装置中的位置后,网齿防滑杆32向下深处至其表面防滑齿压住基座1的上表面,以此固定住滑动底盘29,防止其振动和滑移。滑动底盘29上表面一侧设置有防抖压杆装载机31和防抖压杆30,防抖压杆装载机30安装在滑动底盘29上开设的凹槽内(滑动底盘29上表面三侧均开有凹槽,每一凹槽内可安装多个防抖压杆装载机30),本实施例中一侧凹槽内安装有三个防抖压杆装载机31,防抖压杆装载机31上的防抖压杆30用于按压振动台装置3,增加振动台装置3的稳定性。升降导柱203的底端通过升降导柱固定螺栓35安装在滑动底盘29上的四个角位处并通过底角处的双槽固定连接块34增加其稳定性,滑动底盘29上开设有与支架组件滑道102相对应地开槽,方便后续振动台装置3滑移到此。

放煤装置2包括多颗粒放煤组件,其中多颗粒放煤组件包括第一升降板11、多颗粒放煤工作台13和放煤板组件21,其中第一升降板11通过第一升降板固定螺栓12与第一升降板承托板24相固定,第一升降板承托板24安装在滑块9上,滑块9配合安装在升降导柱203上,多颗粒放煤工作台13焊接在第一升降板11上且多颗粒放煤工作台13和第一升降板11上对应开设有落煤口;放煤板组件21位于多颗粒放煤工作台13开设的落煤口内,放煤板组件21包括放煤板2101,放煤板2101底部的四个角位设置有双向滑动连接块22,横向滑杆18和纵向滑杆20贯穿双向滑动连接块22,横向滑杆18和纵向滑杆20的端部分别通过横向滑动块17和纵向滑动块19与多颗粒放煤工作台13的落煤口内壁滑动连接,通过控制横向滑动块17和纵向滑动块19沿多颗粒放煤工作台落煤口横、纵侧槽滑动,实现放煤把2101在落煤口内的水平位置调整。横向滑动块17滑动安装在多颗粒放煤工作台13的横侧槽中,横向滑杆18固定安装在横向滑动块17的上部孔;纵向滑动块19滑动安装在多颗粒放煤工作台13的纵侧槽中,纵向滑杆20固定安装在纵向滑动块19的下部孔;多颗粒放煤组件201设置有四个双向滑动连接块22,横向滑动块17、横向滑杆18、纵向滑动块19、纵向滑杆20各两组,横向滑杆18、纵向滑杆20分别穿过双向滑动连接块22的横向和纵向孔,并可保持相对方向滑动,放煤板组件21通过放煤板2101与双向滑动连接块22固定连接。通过控制横向滑动块17和纵向滑动块19沿多颗粒放煤工作台13横、纵侧槽的滑动,改变放煤板组件21在多颗粒放煤工作台13中间部的位置即改变在四组升降导柱23中的位置。

放煤板2101上开设有横竖各7组共49组煤矸颗粒放煤口,每一煤矸颗粒放煤口均由两组煤矸颗粒底面挡板2104、煤矸颗粒横向挡板2102、煤矸颗粒纵向挡板2103组成,煤矸颗粒横向挡板2102、煤矸颗粒纵向挡板2103、煤矸颗粒底面挡板2104分别滑动安装在放煤板2101每一组放煤口的横向槽、纵向槽和底部滑槽中,煤矸颗粒横向挡板2102宽度与放煤口的横向宽度相同,煤矸颗粒纵向挡板2103的宽度略小于试验时煤矸颗粒的最小长度或直径,通过煤矸颗粒横向挡板2102与煤矸颗粒纵向挡板2103的配合,实现不同颗粒在放煤口中的放置。在未进行试验时,两组相对的煤矸颗粒底面挡板2104闭合,煤矸颗粒放置在煤矸颗粒底面挡板2104上,试验时通过电控制迅速打开放煤口,使煤矸颗粒无初速度自由落体下落。在此试验中,可以实现单颗粒放落,通过选择控制不同放煤口,实现单颗粒在不同位置的放落;可实现多颗粒放落,通过选取49组放煤口中不同数量、不同位置放煤口的开合以及不同放煤口放置颗粒的不同大小,实现多颗粒放落试验。

放煤装置还包括群颗粒放煤组件202,群颗粒放煤组件202包括放煤箱组合板25和球头液压缸,球头液压缸包括球头液压缸体27和球头液压杆26,球头液压杆26与放煤箱组合板四周设置的放煤箱连接台28铰接,滑块底部安装有相连接的第一伸缩加长杆7和第二伸缩加长杆6,第二伸缩加长杆6与球头液压缸体27连接。通过第一伸缩加长杆7和第二伸缩加长杆6可以对放煤箱组合板25进行升降作业,以满足群颗粒振动试验的不同要求。其中球头液压缸体27通过尾部球头与多颗粒放煤装置升降机构203第二伸缩加长杆6上的球形槽球连接,通过电动控制可实现球头液压缸体27绕第二伸缩加长杆6球形槽的任意方向转动;球头液压杆26放置在球头液压缸体27,通过液压油驱动球头液压杆26沿球头液压缸体27的轴向伸缩;球头液压杆26前端的球头通过球连接安装在放煤箱连接台28的球槽内,通过电动控制可实现球头液压杆26与放煤箱连接台28的任意方向相对转动;放煤箱连接台28焊接在放煤箱组合板25上,四组不同方向的放煤箱组合板25通过各组球头液压杆26和球头液压缸体27的任意运动,按照给定位置自动组合成一个完整的放煤箱;

高速摄像机组件205包括高速摄像机36、高速摄像机第二升降杆37、高速摄像机第一升降杆38,高速摄像机第一升降杆38滑动安装在基座1的高速摄像机组件滑道101中,高速摄像机第二升降杆37移动安装在高速摄像机第一升降杆38内,高速摄像机36放置在高速摄像机第二升降杆37上端面,通过高速摄像机第一升降杆38在速摄像机组件滑道101中的位置和高速摄像机第二升降杆37在高速摄像机第一升降杆38中的高度,调节高速摄像机36的空间位置,从而使其能跟踪拍摄煤矸颗粒冲击振动板或液压支架尾梁时的振动现象。

振动台装置包括平面板振动台组件301,平面板振动台组件301包括振动台移动基座39、振动台二级移动座40、振动台支座滑动槽41、振动台第一升降支座42、振动台第二升降支座43、振动台第三升降支座44、平面振动板45、平面振动板固定螺母46、平面振动板固定杆47。振动台(支架)移动基座39下端滑动安装在振动台装置储放道104中,振动台二级移动座40下端滑动安装在振动台移动基座39的滑槽中,振动台支座滑动槽41滑动安装在振动台二级移动座40上端的四个滑槽中,振动台第一升降支座42下端滑动安装在振动台支座滑动槽41中,振动台第二升降支座43安装在振动台第一升降支座42的方形孔中,振动台第三升降支座44安装在振动台第二升降支座43的方形孔中,平面振动板45通过平面振动板固定螺母46、平面振动板固定杆47与振动台第三升降支座44上端的孔固定连接。通过振动台支座滑动槽4在振动台二级移动座40的滑槽中的移动和振动台第一升降支座42在振动台支座滑动槽41中的左右滑动,调节四个振动台第三升降支座44的连接孔的位置,从而使其适应不同尺寸的平面振动板45。通过调节振动台第三升降支座44、振动台第二升降支座43与振动台第一升降支座42的相对位置,使得相对的两组振动台第三升降支座44的上端面的高度不同,以适应不同角度的平面振动板45。

其中,仿矿压加载装置402包括支撑柱83、滑动卡板84、固定单槽板85、滑动槽板86、单缸加压箱缸87、单缸加压箱杆88、单缸加压板89、多缸加压箱缸90、独立加压杆91、独立加压板92;仿矿压加载装置402通过支撑柱83的下端滑动安装在支撑柱滑道107中,通过两支撑柱83在支撑柱滑道107中的滑动,改变两支撑柱83的间距,从而改变仿矿压加载装置402的横向大小;滑动卡板84滑动安装在支撑柱83中,可沿支撑柱83上下滑动;固定单槽板85固定在滑动卡板84上,内侧开有一侧槽,滑动槽板86滑动安装在固定单槽板85的侧槽中;固定单槽板85、滑动槽板86、单缸加压箱缸87、单缸加压箱杆88共同组成均匀加载组,其中单缸加压箱缸87上端滑动安装在滑动槽板86下端的槽中,单缸加压箱缸87下端开有一方槽,单缸加压箱杆88滑动安装在单缸加压箱缸87下端的方槽中,单缸加压板89焊接在单缸加压箱杆88的端面上,通过液压油带动单缸加压箱杆88沿单缸加压箱缸87下端的方槽移动并通过控制液压油的压力控制加载压力,模拟均匀压力加载,使单缸加压板89压在煤流扣压装置403的煤矸颗粒上表面;多缸加压箱缸90滑动安装在另一组滑动槽板86下端的槽中,多缸加压箱缸90下端开有多个小尺寸方槽,独立加压杆91滑动安装在多缸加压箱缸90下端的小方槽中,独立加压板92焊接在独立加压杆91的端面上,独立加压板92留有极小尺寸的缝隙,通过液压油带动独立加压杆91沿多缸加压箱缸90下端的方槽移动并通过控制液压油的压力控制加载压力,使得不同的独立加压板92既可以实现相同压力加载,也可实现每个独立加压板92的加载压力不同来模拟不同矿压或不同厚度的放顶煤上部煤层、岩层,同时可控制不同数量的独立加压杆91带动独立加压板92动作,以适应不同大小的煤流扣压装置403的煤矸存放箱体。

煤流扣压装置403包括第二滑动卡板93、第二固定滑槽板94、横移扣押滑杆95、纵连移扣押滑杆96、第二扣压主板97、扣押主体板98、扣押分装板99、扩压分装阶梯板100,其中第二滑动卡板93滑动安装在支撑柱83中,可沿支撑柱83上下滑动;第二固定滑槽板94固定在滑动卡板84上,内侧开有一侧槽,纵连移扣押滑杆96滑动安装在第二固定滑槽板94的侧槽中;纵连移扣押滑杆96上开有两条纵滑槽,横移扣押滑杆95滑动安装在纵连移扣押滑杆96的纵滑槽中;扣押主体板98上端固定连接在纵连移扣押滑杆96的下端,扣押主体板98内侧设置了凹槽,第二扣压主板97滑动安装在扣押主体板98的凹槽中;通过控制相对的两组第二扣压主板97在扣押主体板98中的位置,使其适应液压支架的尾梁并与之相贴合;扣押分装板99的上端滑动安装在横移扣押滑杆95下端的槽中,扩压分装阶梯板100滑动安装在横移扣押滑杆95下端的槽中,对于不同长度和宽度的尾梁,在两第二扣压主板97与之贴合后,控制系统自动控制横移扣押滑杆95沿纵连移扣押滑杆96上的纵滑槽滑动到纵滑槽尾部,自动计算形成箱体需要的扣押分装板99的组数并控制其一个贴一个的沿横移扣押滑杆95下端的槽滑动到两扣押主体板98两内端面内,而后控制横移扣押滑杆95在纵连移扣押滑杆96的纵滑槽中滑动至指定的位置(需要的煤流扣压装置403组成的煤矸存放箱体的宽度),而后控制系统控制各组扣押分装板99槽中的扩压分装阶梯板100沿槽下滑至与液压支架尾梁相接触的位置;此时,第二扣压主板97、扣押主体板98、扣押分装板99、扩压分装阶梯板100组成煤流扣压装置403的煤矸存放箱体。

液压支架调放装置404包括支架调放主板113、皮带运输滑移机114、支架推移手第一升降杆115、支架推移手第二升降杆116、支架推移手第一推移杆117、支架推移手第二推移杆118、双向推移块119、皮带运输滑移机推拉油缸120、支架挡位手第一升降杆121、支架挡位手第二升降杆122、支架挡位手第三升降杆123、支架挡位手第一推动杆124、支架挡位手第二推动杆125、双向挡位块126、支架安放板127。其中支架调放主板113上端面开有支架安放板卡槽11301、放顶煤支架群组二级移动座通过槽11302、液压支架定位槽11303、支架挡位手调位槽11304,支架调放主板113下端滑动安装在液压支架调放装置滑道108中;皮带运输滑移机114和支架安放板127分别滑动安装在支架调放主板113的支架安放板卡槽11301中,皮带运输滑移机114和支架安放板127通过皮带运输滑移机推拉油缸120连接,支架推移手第一升降杆115滑动安装在皮带运输滑移机114后端的侧槽中,支架推移手第二升降杆116滑动安装在支架推移手第一升降杆115中,支架推移手第一推移杆117滑动安装在支架推移手第二升降杆116中,支架推移手第二推移杆118滑动安装在支架推移手第一推移杆117中,双向推移块119焊接在支架推移手第二推移杆118的端面上;支架挡位手第一升降杆121滑动安装在支架调放主板113的后侧槽支架挡位手调位槽11304中,支架挡位手第二升降杆122滑动安装在支架挡位手第一升降杆121中,支架挡位手第三升降杆123滑动安装在支架挡位手第二升降杆122中,支架挡位手第一推动杆124滑动安装在支架挡位手第三升降杆123中,支架挡位手第二推动杆125滑动安装在支架挡位手第一推动杆124中,双向挡位块126焊接在支架挡位手第二推动杆125的端面上。本实施例中,在支架安放板127一侧的支架挡位手调位槽11304内并列滑动安装有四个支架挡位手,方便对液压支架进行调位。

煤矸运送装置401包括一级输送带77、二级输送带78、输送带侧向挡板79、输送带内侧向挡板80、输送带平铺小挡板81、输送带纵向小挡板82,其中,一级输送带77安装在煤矸运送装置安放道112中,一级输送带77的长度可伸缩;二级输送带78的末端安装在煤矸运送装置安放道112中,与一级输送带77的末端相接,一级输送带77的上端面和二级输送带78末端的上端面略低于铲煤过道106的端面;输送带侧向挡板79、输送带内侧向挡板80分别安装在二级输送带78的两侧,起输送过程中的挡煤作用;输送带平铺小挡板81分别与一级输送带77的侧面和二级输送带78的侧面相接,输送带纵向小挡板82滑动安装在输送带平铺小挡板81的上端面,输送带纵向小挡板82和输送带平铺小挡板81联合组成两输送带过渡接触位置的煤矸挡料装置,自铲煤过道106推送到一级输送带77的煤矸,输送到二级输送带78的末端后,进入二级输送带78的上升输送段,经二级输送带78上部的滑落段,进入煤流扣压装置403。

铲煤装置405包括铲煤驱动器128、铲煤控制系统129、积煤铲斗130和铲煤挡板131,其中铲煤驱动器128与铲煤控制系统129、积煤铲斗130三者依次固定连接,三者放置在铲煤过道106中,铲煤挡板131滑动安装在支架换位进口110末端的槽内。在需要收集煤矸料时,铲煤挡板131滑动将支架换位进口110挡死,支架调放主板113沿液压支架调放装置滑道108滑动将煤推送至铲煤过道106,铲煤驱动器128运行通过铲煤控制系统129控制积煤铲斗130将煤沿铲煤过道106推动至一级输送带77。其中,铲煤驱动器128包括驱动电机和齿轮传动机构,铲煤控制系统129包括工控机、积煤铲斗侧向纵向护臂、行走轮及推动油缸,推动油缸和积煤铲斗侧向纵向护臂分别与积煤铲斗130连接,行走轮通过齿轮传动机构与驱动电机连接,驱动电机、积煤铲斗侧向纵向护臂、推动油缸分别与工控机连接。工控机控制驱动电机转速、控制装置的整体运动、调整积煤铲斗的位置、尺寸等;控制铲煤装置直行,防止因与煤接触过程中受力发生偏移而与铲煤过道碰撞摩擦;以及控制积煤铲斗侧向纵向护臂在积煤铲斗内煤较多时护住两侧向和纵向,防止积煤铲斗内煤高度过高或某些煤块碰撞挤压产生抛射而冲出铲煤过道两侧或迈过积煤铲斗后侧而飞向后方,影响设备的正常运行;用推动油缸与积煤铲斗连接推动积煤铲斗前进的好处在于可以在积煤铲斗从空置状态到逐渐堆满煤并最终推动铲煤过道中煤向前运动时具有缓冲和渐进施力作用(液压具有一定缓冲和压缩性能),保护铲煤装置防止因刚性接触而损伤破坏;积煤铲斗前端面设置有耐磨耐压性好的铲煤过道清理滑台,通过铲煤过道清理滑台与铲煤过道底面的紧密贴合和摩擦挤压作用,将煤落到铲煤过道中的碎屑、煤粉等较细小废料一次性向前推进,保持铲煤过道的清洁干净,有利于设备的正常运行和使用寿命。

放顶煤液压支架工作组5包括液压支架移动基座39、放顶煤液压支架70、放顶煤支架群组二级移动座71、放顶煤支架侧向挡板滑槽72、放顶煤支架侧向一级挡板73、放顶煤支架侧向二级挡板74、放顶煤支架背向一级挡板75、放顶煤支架背向二级挡板76,液压支架移动基座39滑动安装在放顶煤支架工作组储放道105中,放顶煤支架群组二级移动座71滑动安装在液压支架移动基座39的槽内,放顶煤支架群组二级移动座71开有三条滑道,其中放顶煤支架背向一级挡板75滑动安装在放顶煤支架群组二级移动座71的中间滑道内,放顶煤支架背向二级挡板76滑动安装在放顶煤支架背向一级挡板75内部;放顶煤支架侧向挡板滑槽72滑动安装在放顶煤支架群组二级移动座71的两侧滑道内,放顶煤支架侧向一级挡板73滑动安装在放顶煤支架侧向挡板滑槽72中,放顶煤支架侧向二级挡板74滑动安装在放顶煤支架侧向一级挡板73中。通过移动放顶煤支架侧向挡板滑槽72、放顶煤支架背向一级挡板75在放顶煤支架群组二级移动座71的滑道中的位置以及改变放顶煤支架侧向一级挡板73在放顶煤支架侧向挡板滑槽72中的位置、放顶煤支架侧向二级挡板74和放顶煤支架背向二级挡板76在放顶煤支架侧向一级挡板73和放顶煤支架背向二级挡板76中的位置,实现对不同长宽高等尺寸液压支架的适应并对其进行定位。在将液压支架往仿煤流放落装置4上运送时,通过放顶煤支架侧向挡板滑槽72、放顶煤支架侧向一级挡板73、放顶煤支架侧向二级挡板74组成的侧面固定装置和放顶煤支架背向一级挡板75、放顶煤支架背向二级挡板76组成的推动装置将支架转移。

本发明放顶煤煤矸界面识别试验系统,同时设计有煤矸颗粒冲击振动试验装置、仿煤流煤矸放落冲击试验装置两大部分,可以实现单颗粒、多颗粒、群颗粒煤矸冲击模拟的振动板和真实的尾梁的实验,以及模拟放顶煤的实际放落,能够达到在一套试验系统内,即可实现模拟放顶煤煤矸界面识别的多种工作原理,方便实用。

实施例2:

一种放顶煤煤矸界面识别试验系统,结构如实施例1所述,其不同之处在于:在所述第一升降板11的一侧安装有煤矸颗粒储集箱14,在所述多颗粒放煤工作台13上一侧设置有四自由度机械手16,四自由度机械手16通过机械手滑动座15安装在多颗粒放煤工作台13上表面的滑槽中,可以实现四自由度机械手16的空间360度转动,四自由度机械手16与煤矸颗粒储集箱14相邻。后续通过四自由度机械手16抓取储存在煤矸颗粒储集箱14内的煤矸颗粒,放置到相应煤矸颗粒放煤口内。

实施例3:

一种放顶煤煤矸界面识别试验系统,结构如实施例1所述,其不同之处在于:振动台装置还包括箱型板固定约束振动台组件302,箱型板固定约束振动台组件302包括振动台移动基座39、振动台二级移动座40、振动台支座滑动槽41、振动台第一升降支座42、振动台第二升降支座43、振动台第三升降支座44、箱型振动板固定杆48、箱型振动板49、振动台物料回收装置58。其中,振动台物料回收装置58又包括集料主体箱50、集料侧向第一挡板51、集料侧向第二挡板52、集料侧向第三挡板53、集料山型板第一伸缩杆54、集料山型板第一内挡板55、集料山型板第二内挡板56、集料主体箱伸缩挡板57、集料山型板59、集料山型板第二伸缩杆60、山型伸缩板61。箱型振动板49的铰接孔分别与振动台第三升降支座44的侧面孔通过箱型振动板固定杆48相铰接,振动台物料回收装置58的各部件包围住箱型振动板49,其中集料主体箱50的下端块滑动安置在振动台二级移动座40的纵向滑槽中,集料主体箱50内部挡板与箱型振动板49的边沿相接,防止颗粒漏在集料装置外部;集料主体箱伸缩挡板57下端面滑动镶嵌在集料主体箱50的下端槽内,集料主体箱50和集料主体箱伸缩挡板57共同组成集料主库(通过相互之间的伸缩移动调节移动库的大小);集料侧向第一挡板51、集料侧向第二挡板52、集料侧向第三挡板53、集料山型板第一伸缩杆54、集料山型板第一内挡板55、集料山型板第二内挡板56、集料主体箱伸缩挡板57、集料山型板59、集料山型板第二伸缩杆60、山型伸缩板61共同组成集料侧面挡库,其中集料山型板第一伸缩杆54滑动安置在振动台二级移动座40的横向滑槽中,集料山型板第二伸缩杆60滑动安装在集料山型板第一伸缩杆54内,集料山型板59焊接在集料山型板第二伸缩杆60的上端面,两组山型伸缩板61分别滑动安装在集料山型板59两端的槽中,通过山型伸缩板61相对于集料山型板59的伸缩,保证底面始终与两相对集料主体箱50的内侧面板相接;集料山型板第一内挡板55焊接在集料山型板59的内端面,并且与箱型振动板49的侧边相接;集料山型板第二内挡板56滑动安装在集料山型板第一内挡板55中,两侧各安装一个,通过伸缩,分别与不同长度箱型振动板49的承载装置振动台第一升降支座42相接触;集料侧向第一挡板51滑动安装在集料主体箱50的内侧面板上,集料侧向第二挡板52滑动安装在集料侧向第一挡板51的槽内,集料侧向第三挡板53滑动安装在集料侧向第二挡板52的槽内,集料侧向第一挡板51通过在集料主体箱50的内侧面板上前后滑动,保持与集料山型板59的外端面相接触,通过集料侧向第三挡板53、集料侧向第二挡板52的伸缩,实现两组集料侧向挡板相接;通过移动集料山型板第一伸缩杆54和集料主体箱50在横纵滑槽中的位置,改变振动台物料回收装置58的大小,以适应不同大小的振动板和不同弹性的颗粒的收集。

实施例4:

一种放顶煤煤矸界面识别试验系统,结构如实施例1所述,其不同之处在于:振动台装置还包括箱型板接油缸振动台组件303,箱型板接油缸振动台组件303包括振动台移动基座39、振动台二级移动座40、振动台支座滑动槽41、振动台第一升降支座42、振动台第二升降支座43、振动台第三升降支座44、箱型振动板固定杆48、箱型油缸连接板62、箱型油缸连接板固定销轴63、振动油缸杆64、振动油缸中缸65、振动油缸外缸66、振动油缸外缸固定销轴67、振动油缸支承块68。两组振动台支座滑动槽41、振动台第一升降支座42、振动台第二升降支座43、振动台第三升降支座44安装在振动台二级移动座40的相邻两组滑槽中;振动油缸支承块68安装在另一侧的两组振动台支座滑动槽41中,振动油缸外缸66通过振动油缸外缸固定销轴67与振动油缸支承块68转动铰接,振动油缸中缸65滑动安装在振动油缸外缸66中,振动油缸杆64滑动安装在振动油缸中缸65中,箱型油缸连接板62两端分别与振动台第三升降支座44的内侧和振动油缸杆64的上端孔通过箱型振动板固定杆48和箱型油缸连接板固定销轴63相铰接。通过调节振动台支座滑动槽41、振动台第一升降支座42、振动台第二升降支座43、振动台第三升降支座44、振动油缸杆64、振动油缸中缸65、振动油缸外缸66的位置,来适应不同大小的箱型油缸连接板62以及实现箱型油缸连接板62的不同倾角。

实施例5:

一种放顶煤煤矸界面识别试验系统,结构如实施例1所述,其不同之处在于:振动台装置还包括单放顶煤支架振动台组件304,单放顶煤支架振动台组件304包括振动台移动基座39、单放顶煤支架二级移动座69、放顶煤液压支架70、振动台物料回收装置58,单放顶煤支架二级移动座69的三侧滑槽内可放置定位机械手(图中未画出),通过控制机械手的动作,使放顶煤液压支架70到达单放顶煤支架二级移动座69的指定位置。单放顶煤支架二级移动座69与振动台二级移动座40的区别在于,单放顶煤支架二级移动座69上端面开的槽较少,原因是单放顶煤支架的底面比较大,防止开的槽较多时影响单放顶煤支架产生额振动信号。

实施例6:

一种放顶煤煤矸界面识别试验系统的工作方法,利用实施例1-5的试验系统,其具体操作过程如下:

A进行煤矸颗粒冲击振动试验时

(1)根据实验要求,首先将平面板振动台组件301或箱型板固定约束振动台组件302或箱型板接油缸振动台组件303或单放顶煤支架振动台组件304滑动到支撑座组件位置处,并处于放煤装置2的正下方;即首先选定振动台形式和振动板形式,以平面板振动台组件301(其它振动组件的试验雷同)为例,平面板振动台组件301的振动台移动基座39沿振动台装置储放道104、振动台装置滑道103、多颗粒放煤装置支撑座滑道102滑动到与多颗粒放煤装置支撑座组件204的升降装置滑动底盘29接触后,振动台二级移动座40带动上端的振动台支座滑动槽41、振动台第一升降支座42、振动台第二升降支座43、振动台第三升降支座44、平面振动板45、平面振动板固定螺母46、平面振动板固定杆47、振动台物料回收装置58等装置从振动台移动基座39的滑槽中滑动到升降装置滑动底盘29的滑槽中的指定位置。而后,滑动压杆装载机31在升降装置滑动底盘29的三条侧槽中滑动到指定位置,并带动防抖压杆30运动压住振动台二级移动座40的压槽。振动台支座滑动槽41在振动台二级移动座40中滑动到指定位置后,振动台第一升降支座42、振动台第二升降支座43、振动台第三升降支座44动作,带动平面振动板45到达指定高度和位姿,此时高速摄像机第一升降杆38沿高速摄像机组件滑道101滑动到指定位置,高速摄像机第二升降杆37带动高速摄像机36移动到指定高度;振动台物料回收装置58经过各组件一系列的动作,适应不同形式、不同尺寸的振动板,做好集料工作准备。

(2)根据实验要求,将煤矸颗粒装夹在放煤板组件内或放置在放煤箱组合板内;

(3)释放放煤板组件内或放煤箱组合板内的煤矸颗粒;

(4)煤矸颗粒下落砸在平面板振动台组件或箱型板固定约束振动台组件或箱型板接油缸振动台组件或单放顶煤支架振动台组件上,同时高速摄像机组件捕捉煤矸颗粒砸落瞬间的图像。

对于不同的煤矸颗粒冲击振动试验,步骤(2)(3)(4)的操作顺序一致,但具体的实施过程不尽相同,具体情况如下:

在此基础上,对于单颗粒冲击试验,首先选定放煤板组件21上的某个放煤口,横向滑动块17和纵向滑动块19沿多颗粒放煤工作台13横、纵侧槽的滑动,改变放煤板组件21在多颗粒放煤工作台13中间部的位置,从而改变选定的放煤口垂直放落煤矸石颗粒后冲击到振动板的指定位置,控制选定的放煤口两组相对的煤矸颗粒底面挡板2104闭合,调整两组相对的煤矸颗粒横向挡板2102宽度、煤矸颗粒纵向挡板2103的宽度使放煤口的尺寸略大于指定的煤矸石大小,而后滑块9在升降导柱23滑动到指定高度,四自由度机械手16配合机械手滑动座15在多颗粒放煤工作台13的槽中的滑动,从煤矸颗粒储集箱14中取出指定形状的煤/矸石颗粒,并放置到选定的放煤口中,将振动传感器(速度、加速度传感器等)安装到振动板的指定位置后,准备工作完成。而后,控制系统控制煤矸颗粒底面挡板2104迅速打开,煤矸石以0的初速度自由落体下落,振动传感器采集振动板的振动信号,同时高速摄像机拍摄视频、图像信息,并将采集和拍摄的信号和信息传入控制系统。煤矸颗粒冲击在振动板后,回弹到振动台物料回收装置58中。

对于多颗粒冲击试验,首先选定放煤板组件21上的多个放煤口,横向滑动块17和纵向滑动块19沿多颗粒放煤工作台13横、纵侧槽的滑动,改变放煤板组件21在多颗粒放煤工作台13中间部的位置,从而改变选定的放煤口垂直放落煤矸石颗粒后冲击到振动板的指定位置,控制选定的放煤口两组相对的煤矸颗粒底面挡板2104闭合,调整各个放煤口两组相对的煤矸颗粒横向挡板2102宽度、煤矸颗粒纵向挡板2103的宽度使放煤口的尺寸略大于指定的煤矸石大小(此处可以调整每个放煤口的大小相同,也可以调整每个放煤口的大小不同,从而可以完成形同尺寸煤矸颗粒的多颗粒放落实验,也可以完成不同尺寸的煤矸颗粒的多颗粒放落实验),而后滑块9在升降导柱23滑动到指定高度,四自由度机械手16配合机械手滑动座15在多颗粒放煤工作台13的槽中的滑动,从煤矸颗粒储集箱14中取出指定形状的煤/矸石颗粒,并放置到指定的放煤口中,将振动传感器(速度、加速度传感器等)安装到振动板的指定位置后,准备工作完成。而后,控制系统控制各组煤矸颗粒底面挡板2104迅速打开(既可以控制每组放煤口的同时间打开,又可以控制每组放煤口以指定的时间打开),煤矸石以0的初速度自由落体下落,振动传感器采集振动板的振动信号,同时高速摄像机拍摄视频、图像信息,并将采集和拍摄的信号和信息传入控制系统。煤矸颗粒冲击在振动板后,回弹到振动台物料回收装置58中。

对于群颗粒煤矸冲击试验,横向滑动块17和纵向滑动块19沿多颗粒放煤工作台13横、纵侧槽的滑动带动放煤板组件21到多颗粒放煤工作台13的一个角落,而后球头液压缸体27绕第二伸缩加长杆6球形槽运动,球头液压杆26沿球头液压缸体27的轴向伸出,同时球头液压杆26带动放煤箱连接台28从而带动放煤箱组合板25转动到给定位置自动组合成一个完整的放煤箱,四自由度机械手16配合机械手滑动座15在多颗粒放煤工作台13的槽中的滑动,从煤矸颗粒储集箱14中取出指定形状、数量的煤/矸石颗粒放入群颗粒放煤箱中,而后第二伸缩加长杆6在控制系统控制下沿第一伸缩加长杆7伸长,从而使放煤箱组合板25组合成的群颗粒放煤箱与多颗粒放煤组件201有一定距离,防止各组件之间互相干涉。而后升降装置滑动底盘29在多颗粒放煤装置支撑座滑道102滑动到指定位置,网齿防滑杆32向下深处至其表面防滑齿压住系统基座1的上表面,选定振动台形式和振动板形式后,以平面板振动台组件301(其它振动组件的试验雷同)为例,平面板振动台组件301的振动台移动基座39沿振动台装置储放道104、振动台装置滑道103、多颗粒放煤装置支撑座滑道102滑动到与多颗粒放煤装置支撑座组件204的升降装置滑动底盘29接触后,振动台二级移动座40带动上端的振动台支座滑动槽41、振动台第一升降支座42、振动台第二升降支座43、振动台第三升降支座44、平面振动板45、平面振动板固定螺母46、平面振动板固定杆47、振动台物料回收装置58等装置从振动台移动基座39的滑槽中滑动到升降装置滑动底盘29的滑槽中的指定位置。而后,滑动压杆装载机31在升降装置滑动底盘29的三条侧槽中滑动到指定位置,并带动防抖压杆30运动压住振动台二级移动座40的压槽。振动台支座滑动槽41在振动台二级移动座40中滑动到指定位置后,振动台第一升降支座42、振动台第二升降支座43、振动台第三升降支座44动作,带动平面振动板45到达指定高度和位姿,此时高速摄像机第一升降杆38沿高速摄像机组件滑道101滑动到指定位置,高速摄像机第二升降杆37带动高速摄像机36移动到指定高度;振动台物料回收装置58经过各组件一系列的动作,适应不同形式、不同尺寸的振动板,做好集料工作准备。最后滑块9带动升降导柱23上下移动,使得群颗粒放煤箱到达振动板的指定高度处。四组两两相对、相互间隔成90的第二伸缩加长杆6、第一伸缩加长杆7、连接销轴8、滑块9、放煤箱组合板25、球头液压杆26、球头液压缸体27、放煤箱连接台28,好处在于,可以在四组放煤箱组合板25组合成一个完整的群颗粒放煤箱时,使群颗粒放煤箱处于四组升降导柱23一高度平面内的任意位置。

在进行试验时,球头液压杆26、球头液压缸体27动作带动四组放煤箱组合板25组合成的群颗粒放煤箱迅速打开,将群颗粒放落。振动传感器采集振动板的振动信号,同时高速摄像机拍摄视频、图像信息,并将采集和拍摄的信号和信息传入控制系统。煤矸颗粒冲击在振动板后,回弹到振动台物料回收装置58中。

另外,对于不同形式的振动板组件,可以通过调整振动台支座滑动槽41在振动台移动基座39中的位置,适应不同形式振动板的大小;通过调整振动台第一升降支座42、振动台第二升降支座43、振动台第三升降支座44的不同高度适应不同形式振动板的倾角。对于箱型板接油缸振动台组件303,可以通过控制振动油缸外缸66的角度和振动油缸杆64、振动油缸中缸65的位置控制箱型油缸连接板62上端面的角度。

B进行仿煤流煤矸放落冲击试验时

对于单架放顶煤液压支架的模拟放顶煤放落:放顶煤支架侧向挡板滑槽72、放顶煤支架侧向一级挡板73、放顶煤支架侧向二级挡板74、放顶煤支架背向一级挡板75、放顶煤支架背向二级挡板76通过各种运动将放顶煤液压支架70固定定位在放顶煤支架群组二级移动座71上;支架调放主板113沿液压支架调放装置滑道108滑动到指定位置后,支架安放板127通过皮带运输滑移机推拉油缸120将皮带运输滑移机114沿支架安放板卡槽11301推动至皮带运输滑移机114外端与液压支架定位槽11303内侧面持平,此时支架推移手第一升降杆115和支架挡位手第一升降杆121分别位于皮带运输滑移机114后端的侧槽和支架调放主板113的后侧槽支架挡位手调位槽11304的初始位置。而后放顶煤液压支架工作组5的单个组件液压支架移动基座39、放顶煤液压支架70、放顶煤支架群组二级移动座71、放顶煤支架侧向挡板滑槽72、放顶煤支架侧向一级挡板73、放顶煤支架侧向二级挡板74、放顶煤支架背向一级挡板75、放顶煤支架背向二级挡板76在液压支架移动基座39带动下沿支架群组出库道109、支架转移道111、支架换位进口110、液压支架调放装置滑道108运动到液压支架移动基座39与支架调放主板113相接触,并使得放顶煤支架群组二级移动座71下端的移动块与放顶煤支架群组二级移动座通过槽11302对齐,而后放顶煤液压支架70、放顶煤支架群组二级移动座71、放顶煤支架侧向挡板滑槽72、放顶煤支架侧向一级挡板73、放顶煤支架侧向二级挡板74、放顶煤支架背向一级挡板75、放顶煤支架背向二级挡板76在放顶煤支架群组二级移动座71的带动下沿放顶煤支架群组二级移动座通过槽11302移动到支架调放主板113上并进入液压支架定位槽11303,并在液压支架定位槽11303中移动到指定的位置,此时放顶煤支架群组二级移动座71与皮带运输滑移机114前端相贴合,而后在两组由放顶煤支架侧向挡板滑槽72、放顶煤支架侧向一级挡板73、放顶煤支架侧向二级挡板74组成的侧面固定装置的固定夹持和由放顶煤支架背向一级挡板75、放顶煤支架背向二级挡板76组成的推动装置的推动下,放顶煤液压支架70沿直线被推动到皮带运输滑移机114上,而后皮带运输滑移机114固定在支架调放主板113上,通过皮带运输滑移机推拉油缸120将支架安放板127拉动到支架安放板127与皮带运输滑移机114接触(此处的接触不是实际接触,两者之间有极小的缝隙,因为皮带运输滑移机114需要转动,防止摩擦和破坏),而后皮带运输滑移机114启动其上设置的滑动机,将放顶煤液压支架70从皮带运输滑移机114逐渐滑动到支架安放板127上,在滑动过程中,两组由支架推移手第一升降杆115、支架推移手第二升降杆116、支架推移手第一推移杆117、支架推移手第二推移杆118、双向推移块119组成的液压支架推移手挡在放顶煤液压支架70的两侧进行对放顶煤液压支架70的夹持,保证其从皮带运输滑移机114直线滑动到支架安放板127。当放顶煤液压支架70即将与皮带运输滑移机114分离时,其不再对放顶煤液压支架70由推动作用,此时皮带运输滑移机114再次在支架调放主板113上固定,通过皮带运输滑移机推拉油缸120将支架安放板127与皮带运输滑移机114推离一段距离,此时两组由支架推移手第一升降杆115、支架推移手第二升降杆116、支架推移手第一推移杆117、支架推移手第二推移杆118、双向推移块119组成的液压支架推移手继续挡在放顶煤液压支架70的两侧,进行夹持,另一组由支架推移手第一升降杆115、支架推移手第二升降杆116、支架推移手第一推移杆117、支架推移手第二推移杆118、双向推移块119组成的液压支架推移手从放顶煤液压支架70的后方推动放顶煤液压支架70在支架安放板127上直线向前。而后三组支架挡位手第一升降杆121、支架挡位手第二升降杆122、支架挡位手第三升降杆123、支架挡位手第一推动杆124、支架挡位手第二推动杆125、双向挡位块126组成的支架挡位手伸出到指定位置,分别从放顶煤液压支架70的正前方和两侧对放顶煤液压支架70进行档位,最终将放顶煤液压支架70移动到支架安放板127的指定位置。完成液压支架在支架安放板127上的定位。

完成放顶煤液压支架70在支架安放板127上的定位后,第二滑动卡板93带动煤流扣压装置403沿支撑柱83滑动到指定高度,而后纵连移扣押滑杆96带动煤流扣压装置403的其他可移动部件移动到放顶煤液压支架70的尾梁部分,调整两纵连移扣押滑杆96的间距使得一组扣押主体板98的内侧面与顶梁前端空间对齐,另一组扣押主体板98的内侧面与尾梁末端对齐,而后控制第二扣压主板97沿扣押主体板98下落至两组第二扣压主板97分别与顶梁上端面前端和尾梁上端面末端相接。而后控制系统自动计算两扣押主体板98内端面的间距并计算需要多少组扣押分装板99、扩压分装阶梯板100填充,而后自动控制扣押分装板99沿横移扣押滑杆95滑动至多组扣押分装板99组成的侧面分装挡板的两侧面与两扣押主体板98的内端面对齐,而后横移扣押滑杆95沿纵连移扣押滑杆96上的纵滑槽滑动,至两组相对的侧面分装挡板的内侧面的距离与此顶煤液压支架70的两侧边对齐,而后控制各组扩压分装阶梯板100沿扣押分装板99滑动至扩压分装阶梯板100的下端与放顶煤液压支架70各组件的上端面接触,如此,第二扣压主板97、扣押主体板98、扣押分装板99、扩压分装阶梯板100组成盛放煤矸的煤矸存放箱体。通过控制第二滑动卡板93在支撑柱83的高度位置,结合放顶煤液压支架70的高度,可以控制组成盛放煤矸的煤矸存放箱体的容量大小,也可以通过改变煤矸存放箱体存放的煤矸的量来调整煤矸放落量。调整好煤矸存放箱体后,通过煤矸运送装置401将煤矸运送到煤矸存放箱体中,而后,滑动卡板84带动固定单槽板85向上滑动,从而带动仿矿压加载装置402上升到指定高度,滑动槽板86带动单缸加压箱缸87、单缸加压箱杆88、单缸加压板89沿固定单槽板85的侧槽滑动至与煤矸存放箱体纵向空间对齐,而后缸加压箱缸87带动单缸加压箱杆88、单缸加压板89沿滑动槽板86的槽移动至与煤矸存放箱体横向对齐,而后单缸加压板89在单缸加压箱杆88的带动下缓缓压向煤矸存放箱体中的煤矸,使其上端面形成一个平面。如果需要在煤矸上表面继续加载一均匀压力,使单缸加压板89继续下压至设定压力值为止,若不需要,则煤矸上端面形成一个平面后收回单缸加压箱杆88、单缸加压板89即可;若需要在煤矸上表面加载非均匀压力来模拟不同的顶板矿压情况,则煤矸上端面形成一个平面后收回单缸加压箱杆88、单缸加压板89,而后滑动槽板86带动单缸加压箱缸87、单缸加压箱杆88、单缸加压板89到达固定单槽板85的一侧,而后另一组滑动槽板86带动多缸加压箱缸90、独立加压杆91、独立加圧板92到达煤矸存放箱体的垂直上方,而后对不同的独立加压杆91加压至独立加圧板92以不同的设定压力加载在成一平面的煤矸上表面(同时,可以跳跃式选取相互连接的加载板加载压力或间隔得选取某几个加载压力,多个独立加压杆91、独立加圧板92和多缸加压箱缸90组成的加载装置,灵活度高,可实现的加载形式全面,灵活)。在进行煤矸放落实验时,安装好传感器后,自动控制放顶煤液压支架70尾梁末端侧的第二扣压主板97沿扣押主体板98提升,则煤矸自动从尾梁与第二扣压主板97下端之间的间隙流出传感器测到尾梁振动信号后自动实时传送给控制系统。通过控制第二扣压主板97沿扣押主体板98提升的高度,控制尾梁与第二扣压主板97下端之间的间隙大小,从而控制煤矸的滑落速度。

对于多架放顶煤液压支架的模拟放顶煤放落:多架放顶煤液压支架群组的模拟放顶煤放落也需要完成在支架安放板127上的定位,顺序为多架放顶煤液压支架70同时从多个支架群组出库道109沿多个支架换位进口110进入多个放顶煤支架群组二级移动座通过槽11302,而后依次按照上述步骤从放顶煤支架群组二级移动座通过槽11302转移到支架安放板127。而后调整第二扣压主板97、扣押主体板98、扣押分装板99、扩压分装阶梯板100组成盛放煤矸的煤矸存放箱体与多架放顶煤液压支架相贴合即可。若多架液压支架组成的支架群组过大时,可以控制支撑柱83在支撑柱滑道107中往外侧滑动,增大两支撑柱83之间的距离,再更换中间的构建即可进行多架放顶煤液压支架群组的模拟放顶煤放落试验。

模拟放顶煤放落过程煤矸的收集与运送工作原理:单/多架放顶煤液压支架群组的模拟放顶煤放落试验完成后,煤流沿着尾梁与第二扣压主板97下端之间的间隙流向液压支架调放装置滑道108,试验完成后,控制铲煤挡板131滑动将支架换位进口110挡死,支架调放主板113沿液压支架调放装置滑道108滑动将散落在液压支架调放装置滑道108中的煤矸推送至铲煤过道106,而后铲煤驱动器128运行通过铲煤控制系统129控制积煤铲斗130将煤沿铲煤过道106推动至一级输送带77,而后通过一级输送带77输送到二级输送带78的末端后,进入二级输送带78的上升输送段,经二级输送带78上部的滑落段,进入煤流扣压装置403。二级输送带78的上升输送段和二级输送带78上部的滑落段均可伸缩,使其能在需要输送煤时二级输送带78上部的滑落段的尾部伸向第二扣压主板97、扣押主体板98、扣押分装板99、扩压分装阶梯板100组成盛放煤矸的煤矸存放箱体将煤矸输送进去,在无需输送时自动缩回到一侧防止妨碍试验的进行。

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