一种矿用截割产尘工况考察系统及方法

本公开属于矿用截割试验领域，具体涉及一种矿用截割产尘工况考察系统及方法。

背景技术：

1、矿尘是煤矿生产过程中最严重的危害之一，随着采煤机械不断升级，煤岩体受力截割破碎的过程伴随着大量粉尘产生，是煤矿井下粉尘的主要来源，但目前对产尘源头、采煤机截割破碎煤岩体过程的研究相当薄弱，且由于受到矿山生产条件和安全规程的限制，难以在实际生产环境中开展相关研究，因此通过实验平台量化研究截割产尘工况过程是非常有必要的。

2、目前以截割产尘工况考察为研究目的的实验平台甚少，现有实验平台多为简单的封闭收集粉尘或者在实验空间内自然沉降，无法实现既能观测受限空间内的粉尘产生和扩散情况，又能针对性的集中收集与分离不同粒径尺寸的粉尘，从而无法准确获取截割局部区域内粉尘的综合参数；且现有实验平台对煤岩体样品的固定方式和截割方式都较为单一，不能同时实现从多个方向使用不同工艺对煤岩体的截割，且围压模块和方式相对固定，不便于煤样的更换和不同工艺下的围压要求，无法为截割产尘局部区域粉尘治理提供有力的理论支撑及技术支持，从而无法有效提出产尘源头区域粉尘治理的高效方案。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种矿用截割产尘工况考察系统及方法，解决了背景技术中提及的至少一个问题。

2、本公开的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种矿用截割产尘工况考察系统，包括：

4、煤样装载模块，煤样装载模块用于进行夹持固定待试验的煤样；

5、截割动力模块，截割动力模块的输出端设置有刀具安装头；

6、多层截齿放置平台，存储有刀具，多层截齿放置平台处于粉尘收集模块的一侧，在对煤样截割产尘前，多层截齿放置平台移动至截割动力模块，截割动力模块的刀具安装头与多层截齿放置平台内其中一个刀具进行安装，安装在刀具安装头的刀具对煤样装载模块夹持固定待试验的煤样进行截割；

7、粉尘收集模块，粉尘收集模块用于对收集刀具对煤样进行截割破碎后的粉尘收集，粉尘收集模块包括封闭式集尘罩，封闭式集尘罩用于对刀具对煤样进行截割的区域进行包裹；以及

8、封闭式集尘罩侧面安装有第一封闭门，多层截齿放置平台移动至截割动力模块过程中，第一封闭门打开；当然针对于多层截齿放置平台移动至封闭式集尘罩外侧时，第一封闭门打开；多层截齿放置平台处于封闭式集尘罩外侧时，第一封闭门封闭。

9、3.进一步地，煤样装载模块包括第一围压电机、第二围压电机以及第三围压电机，其中第一围压电机、第二围压电机处于待试验的煤样的两侧面，第三围压电机处于煤样的顶端面；

10、设置有第一滑轨，第一滑轨的滑块上安装有连接件，其中第三围压电机安装在连接件上。

11、进一步地，煤样装载模块还包括第二卡罩，第二卡罩将煤样装夹单元进行卡罩；

12、第二卡罩包括升降操作窗、升降凹槽以及截割动作发生窗，升降操作窗与升降凹槽啮合，截割动作发生窗处于煤样装夹单元位于靠近粉尘收集模块一侧；

13、靠近连接件位置的第二卡罩侧面开设有活动孔，连接件沿着第一滑轨的移动路径包含在活动孔内，活动孔的两侧壁均设置有第一柔性隔尘帘，第一柔性隔尘帘的另一端与连接件侧壁进行连接。

14、进一步地，包括封闭式集尘罩，封闭式集尘罩的下端固定连接有多级惯性引流捕尘管道，多级惯性引流捕尘管道的末端固定连接有负压风机；

15、多级惯性引流捕尘管道包括与封闭式集尘罩下端固定连接的引流管道，引流管道的竖直方向与水平方向的拐点处设置有颗粒收集盒，水平方向的引流管道还分布有半断面粉尘滤膜夹，引流管道的末端固定连接有残余粉尘捕集腔，残余粉尘捕集腔内设有残余粉尘捕集抽屉。

16、进一步地，封闭式集尘罩包括集尘罩外壳体、第二柔性隔尘帘、截割随动模块、以及落尘漏斗；集尘罩外壳体上开设有截割孔，位于截割孔的外周固定连接有截割随动模块，截割随动模块上安装有第二柔性隔尘帘，第二柔性隔尘帘设置有个，个第二柔性隔尘帘在截割孔的四周布置，个第二柔性隔尘帘整体对截割孔进行遮合。

17、进一步地，截割随动模块包括滑轨座、随动块、滑轨限位块和滑轨块；两个纵向平行设置的滑轨座固定连接在集尘罩外壳体上截割孔的两侧，两个横向平行设置的滑轨座的两端固定有滑轨限位块，滑轨限位块滑动连接在两个纵向平行设置的滑轨座上，滑轨块固定连接在随动块的周侧，滑轨块滑动连接在两个横向平行设置的滑轨座上。

18、进一步地，颗粒收集盒水平插入安装在引流管道的垂直管道底部拐角处，颗粒收集盒设计有圆弧形导流板、移动把手、集尘板、挡尘导流板；圆弧形导流板和挡尘导流板设置在集尘板的两端，移动把手设置在圆弧形导流板的一侧；

19、半断面粉尘滤膜夹水平插入安装在引流管道的水平管道两侧插槽内，半断面粉尘滤膜夹由卡箍、滤膜压板、滤膜安装板组成，滤膜安装在滤膜安装板的凹槽内，由滤膜压板的凸台将其压紧，最后将卡箍插入滤膜压板和滤膜安装板的紧固凹槽内；

20、残余粉尘捕集腔由出风口、腔体、进风口组成；

21、残余粉尘捕集腔通过进风口与引流管道连接，通过出风口与负压风机连接，腔体内设有残余粉尘捕集抽屉；

22、残余粉尘捕集抽屉从残余粉尘捕集腔的一侧水平插入安装在残余粉尘捕集腔的腔体内。

23、进一步地，残余粉尘捕集抽屉包括密封板，密封板的下端固定连接有落尘收集板，落尘收集板的侧边固定连接有滤膜固定板，滤膜固定板上分布有矩形通风孔，滤膜固定板倾斜设置，且与落尘收集板之间存在一定夹角。

24、进一步地，截割动力模块包括xyz移动机构，其中刀具安装头安装在xyz移动机构上。

25、进一步地，多层截齿放置平台包括多个刀具放置层，不同类型的刀具可放置于刀具放置层内。

26、本公开的至少具有以下一种有益效果：

27、1、设计了可视化封闭式隔离间，通过隔离间整体的可视化结构对受限空间内粉尘扩散情况进行监测；

28、2、设计了前置引流除尘风机，通过对受限空间内的粉尘流场进行抽风引流，实现对受限空间内沉降粉尘的统一除尘；

29、3、设计了带有可伸缩式柔性隔尘帘和旋转进刀门的集尘罩，控制集中收集粉尘时的粉尘逸散和实现对不同截割刀具的任意切换；

30、4、设计了煤样装载模块防尘罩和粉尘采样区域隔离间，实现对系统内局部模块的隔尘功能；

31、5、增设煤岩体裂纹监测模块相机，实现了对煤岩体样品受截割时裂纹的可视化。

32、6、设计了可拆除的满足不同截割工艺对煤样围压方式和截割方向要求的三轴围压装夹模块。

技术特征：

1.一种矿用截割产尘工况考察系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的矿用截割产尘工况考察系统，其特征在于，煤样装载模块(9)包括第一围压电机(94)、第二围压电机(98)以及第三围压电机(96)，其中第一围压电机(94)、第二围压电机(98)处于待试验的煤样的两侧面，第三围压电机(96)处于煤样的顶端面；

3.根据权利要求1所述的矿用截割产尘工况考察系统，其特征在于，煤样装载模块(9)还包括第二卡罩(91)，第二卡罩(91)将煤样装夹单元(95)进行卡罩；

4.根据权利要求1所述的矿用截割产尘工况考察系统，其特征在于，包括封闭式集尘罩(10)，封闭式集尘罩(10)的下端固定连接有多级惯性引流捕尘管道(5)，多级惯性引流捕尘管道(5)的末端固定连接有负压风机(4)；

5.根据权利要求4所述的矿用截割产尘工况考察系统，其特征在于，封闭式集尘罩(10)包括集尘罩外壳体(101)、第二柔性隔尘帘(102)、截割随动模块(103)、以及落尘漏斗(104)；集尘罩外壳体(101)上开设有截割孔，位于截割孔的外周固定连接有截割随动模块(103)，截割随动模块(103)上安装有第二柔性隔尘帘(102)，第二柔性隔尘帘(102)设置有(4)个，(4)个第二柔性隔尘帘(102)在截割孔的四周布置，(4)个第二柔性隔尘帘(102)整体对截割孔进行遮合。

6.根据权利要求5所述的矿用截割产尘工况考察系统，其特征在于，截割随动模块(103)包括滑轨座(1031)、随动块(1032)、滑轨限位块(1033)和滑轨块(1034)；两个纵向平行设置的滑轨座(1031)固定连接在集尘罩外壳体(101)上截割孔的两侧，两个横向平行设置的滑轨座(1031)的两端固定有滑轨限位块(1033)，滑轨限位块(1033)滑动连接在两个纵向平行设置的滑轨座(1031)上，滑轨块(1034)固定连接在随动块(1032)的周侧，滑轨块(1034)滑动连接在两个横向平行设置的滑轨座(1031)上。

7.根据权利要求4所述的矿用截割产尘工况考察系统，其特征在于，颗粒收集盒(52)水平插入安装在引流管道(51)的垂直管道底部拐角处，颗粒收集盒(52)设计有圆弧形导流板(521)、移动把手(522)、集尘板(523)、挡尘导流板(524)；圆弧形导流板(521)和挡尘导流板(524)设置在集尘板(523)的两端，移动把手(522)设置在圆弧形导流板(521)的一侧；

8.根据权利要求7所述的矿用截割产尘工况考察系统，其特征在于，残余粉尘捕集抽屉(54)包括密封板(542)，密封板(542)的下端固定连接有落尘收集板(544)，落尘收集板(544)的侧边固定连接有滤膜固定板(543)，滤膜固定板(543)上分布有矩形通风孔(541)，滤膜固定板(543)倾斜设置，且与落尘收集板(544)之间存在一定夹角。

9.根据权利要求1所述的矿用截割产尘工况考察系统，其特征在于，截割动力模块(12)包括xyz移动机构，其中刀具安装头安装在xyz移动机构上。

10.根据权利要求1所述的矿用截割产尘工况考察系统，其特征在于，多层截齿放置平台(13)包括多个刀具放置层(132)，不同类型的刀具可放置于刀具放置层(132)内。

技术总结
本公开属于矿用截割试验领域，具体涉及一种矿用截割产尘工况考察系统及方法；包括：煤样装载模块；截割动力模块，截割动力模块的输出端设置有刀具安装头；多层截齿放置平台，多层截齿放置平台处于粉尘收集模块的一侧，在对煤样截割产尘前，多层截齿放置平台移动至截割动力模块，截割动力模块的刀具安装头与多层截齿放置平台内其中一个刀具进行安装，安装在刀具安装头的刀具对煤样装载模块夹持固定待试验的煤样进行截割；粉尘收集模块，粉尘收集模块用于对收集刀具对煤样进行截割破碎后的粉尘收集；本申请可拆除的满足不同截割工艺对煤样围压方式和截割方向要求的三轴围压装夹模块。

技术研发人员：江丙友,袁亮,薛生,唐明云,胡祖祥,郑春山,邱进伟,郑苑楠,赵洋,林汉毅
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12