一种煤矿砾岩层爆破用硬度检测装置及方法与流程

本发明涉及煤矿砾岩层硬度检测，具体为一种煤矿砾岩层爆破用硬度检测装置及方法。

背景技术：

1、煤矿指富含煤炭资源的地方，而煤矿中往往存在有砾岩，煤矿砾岩层是一种由砾石和胶结物组成的沉积岩层，砾岩层是比较坚硬的岩层，对采煤作业具有一定的挑战性，由于砾岩层的硬度较高，煤矿开采过程中，会影响采煤机的效率，因此常采用爆破的方式处理煤矿砾岩层，采用该方式的前提，则是利用相关的硬度检测装置对需爆破区域的煤矿砾岩层进行硬度检测，以获取爆破位置的岩体硬度数据，从而给出爆破施工方案的参考。

2、现有硬度检测装置大都只能对单一外形的煤矿砾岩层矿石进行检测，无法进行不规则外形矿石的硬度检测，以及由于在检测硬度时，矿石的硬度不一，施加压力的过程中，矿石会出现开裂、迸溅的情况，会造成硬度检测装置内部结构的磨损，长期的检测过程会导致装置的使用寿命降低，进而影响后续检测过程的安全。

技术实现思路

1、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：第一方面，一种煤矿砾岩层爆破用硬度检测装置，包括控制装置主体，所述控制装置主体的一侧设置有防爆检测外箱，所述防爆检测外箱顶部固定安装有检测单元，用于驱动检测煤矿砾岩层的矿石硬度；

2、该煤矿砾岩层爆破用硬度检测装置还包括：

3、内防爆箱单元，该内防爆箱单元焊接在防爆检测外箱的内腔底面上，用于盛放煤矿砾岩层矿石并进行阻隔，所述内防爆箱单元包括有固定安装在防爆检测外箱内腔底面上的防护组件，所述防护组件的外表面上可拆卸式装设有紧固件，通过防爆检测外箱和内防爆箱单元的配合使用，增加硬度检测装置整体的防护效果；

4、砾岩矿石定位单元，该砾岩矿石定位单元固定安装在防爆检测外箱的内腔底面上且设置在内防爆箱单元的外部，用于对煤矿砾岩层矿石进行适配性的锁定，所述砾岩矿石定位单元包括有固定安装在防爆检测外箱内腔底面且设置在防护组件后方的驱动锁定组件，所述驱动锁定组件的内侧固定连接有夹固定位组件，所述夹固定位组件的内侧表面上固定连接有调适组件，利用砾岩矿石定位单元的作用，对待检测煤矿砾岩层矿石进行适配性的锁定，适配矿石外形；

5、防溅释能单元，该防溅释能单元可拆卸式安装在内防爆箱单元的内腔侧面上且位于夹固定位组件的上方，所述防溅释能单元包括有滑动连接在内防爆箱单元内腔侧面上的外阻隔组件，所述外阻隔组件的内腔中固定安装有释能件，利用防溅释能单元的设置，可有效阻隔碎裂的矿石迸溅量，对其进行释能，减小迸溅矿石的冲击力。

6、优选的，所述检测单元包括有固定安装在防爆检测外箱顶部的气缸，气缸用于提供驱动力，所述气缸的输出轴延伸至防爆检测外箱的内部且与防爆检测外箱的顶部内壁滑动连接，所述气缸的输出轴上固定连接有压板，所述压板的四角内壁上滑动连接有与防爆检测外箱内腔顶部底部固定连接的限位柱，限位柱用于限制压板的活动，起到限位作用，所述压板的底部固定连接有矿石破碎压头，矿石破碎压头用于在气缸和压板作用下向矿石施加压力，使矿石破裂或破碎，由于矿石硬度不一，施加压力过程中，瞬时的状态可能为破裂，也可能为破碎，状态不一，所述压板的上表面中部固定安装有载荷检测器，载荷检测器的型号为hylf-009，用于承接压力，将压力信号传输至控制装置主体，获取岩石的抗压与极限强度－硬度数据，所述载荷检测器的接线端与控制装置主体的输入端电性连接。

7、优选的，所述防护组件包括有焊接在防爆检测外箱内腔底部的防爆箱体，且所述防爆箱体位于矿石破碎压头的下方，所述防爆箱体的正面铰接有防爆门，防爆箱体和防爆门起到阻隔防护效果，避免迸溅的矿石撞击损坏装置构件，所述防爆门的正面顶端开设有紧固螺孔，所述紧固螺孔的内壁上螺纹连接有紧固件，所述防爆箱体的正面顶端开设有与紧固件相适配的锁定孔，所述紧固件的一端与锁定孔的内壁螺纹连接，紧固件和紧固螺孔用于紧固防爆门，加强防爆门与防爆箱体锁闭时的强度，所述防爆箱体的两侧表面底端开设有推进槽。

8、优选的，所述驱动锁定组件包括有固定安装在防爆检测外箱内腔底部的电机，所述电机的输出轴上固定连接有丝杆，所述丝杆的一端转动连接有与防爆检测外箱内腔底面固定连接的挡板，所述丝杆的外表面上螺纹套接有关于防爆箱体对称设置的移动板，电机用于驱动丝杆转动，使移动板移动，以便对矿石进行锁定。

9、优选的，所述夹固定位组件包括有焊接在移动板内侧表面且与推进槽内壁滑动连接的硬质基板，硬质基板用于与移动板连接，且硬质材质，起到承接定位的作用，所述调适组件固定安装在硬质基板的内侧表面中部，调适组件用于留出吸能收缩空间，所述调适组件的外表面上固定连接有设置在硬质基板内侧的软质夹板，软质夹板用于接触矿石，收裹锁定矿石，所述软质夹板的外侧表面固定连接有对称设置的橡胶角垫，所述橡胶角垫远离软质夹板的一侧表面与硬质基板的内侧表面滑动连接，由于橡胶角垫的弹性系数高于软质夹板，橡胶角垫用于限制软质夹板两端形变量。

10、优选的，两侧所述橡胶角垫之间固定连接有限位弧板，所述限位弧板的外侧表面上固定连接有弹性板，所述弹性板的外表面与软质夹板的一侧表面固定连接，限位弧板用于与弹性板接触，限制弹性板与软质夹板的变形范围，且所述弹性板的一端固定连接有顶头块，所述顶头块的外表面与橡胶角垫的外表面固定连接，顶头块用于顶托橡胶角垫，使橡胶角垫挤压软质夹板收裹贴合矿石棱角，所述顶头块远离橡胶角垫的一侧表面上固定连接有连接弯板，所述连接弯板的一端与软质夹板的表面转动连接，连接弯板用于带动顶头块和橡胶角垫转动，且所述连接弯板位于弹性板的下方。

11、优选的，所述调适组件包括有固定安装在硬质基板与软质夹板表面上的软质套壳，软质套壳的设置，使得在软质夹板的中部变形存在收缩空间，且所述软质套壳的内腔中部设置有芯柱，芯柱起到限制软质套壳及软质夹板形变量的作用，所述芯柱的外表面上固定连接有等间距设置的弹性软板，由于弹性软板具有弹性，与软质套壳配合，产生吸能效果，所述弹性软板的外表面上固定连接有与软质套壳内表面固定连接的硬质撑板。

12、优选的，所述外阻隔组件包括有滑动连接在防爆箱体内表面上的阻隔软套板，所述防爆箱体的内表面上开设有滑槽，所述阻隔软套板与防爆箱体贴合的外表面上固定连接有滑块，所述滑块的外表面与滑槽的内壁滑动连接，滑块的设置，使得阻隔软套板的装卸维护更加便捷，所述阻隔软套板的内部开设有空腔，由于阻隔软套板为软质材料且其内部存有空腔，迸溅碎裂的矿石撞击时会使得阻隔软套板变形。

13、优选的，所述释能件包括有固定连接在阻隔软套板内表面上的弹性腔壳，所述弹性腔壳等间距装设在阻隔软套板的内部，且所述弹性腔壳的内壁上固定连接有对称设置的压簧，弹性腔壳与压簧具备不同量级的弹性能力，在压缩状态下，可有效吸收碎裂矿石的撞击力，进行释能操作。

14、第二方面，一种煤矿砾岩层爆破用硬度检测方法，包括以下步骤：

15、步骤一、首先将待检测硬度的煤矿砾岩层矿石放置在防爆箱体中，通过电机的输出轴转动带动丝杆转动，使移动板向着内侧移动，推动硬质基板在推进槽中滑动，使得软质夹板与矿石表面接触，压迫软质套壳变形，经由连接弯板带动顶头块和橡胶角垫收裹顶弹软质夹板与矿石边侧接触，与矿石外部棱角贴合；

16、步骤二、然后启动气缸，通过气缸的输出轴驱动压板和矿石破碎压头向下移动，利用矿石破碎压头对煤矿砾岩层矿石施加压力，经由载荷检测器承接压力，将压力信号传输至控制装置主体，获取岩石的抗压与极限强度－硬度数据，同时利用软质夹板对软质套壳挤压使其变形，配合弹性软板的弹性及芯柱的内部支撑，产生吸能收缩空间，为压裂或压碎矿石时的瞬时压力留出冲击空间，同时矿石碎裂迸溅撞击时，撞击使得阻隔软套板变形，挤压弹性腔壳和压簧，利用弹性腔壳与压簧的不同量级弹性能力，在压缩状态下，吸收碎裂矿石的撞击力，进行释能操作；

17、步骤三、矿石压裂或压碎后，气缸输出轴带动压板和矿石破碎压头上升，经由控制装置主体处理载荷检测器采集的压力信号，计算岩石的硬度值，生成硬度曲线，留作爆破参考。

18、本发明提供了一种煤矿砾岩层爆破用硬度检测装置及方法。具备以下有益效果：

19、一、该煤矿砾岩层爆破用硬度检测装置及方法，通过防爆检测外箱和内防爆箱单元的配合使用，增加硬度检测装置整体的防护效果，利用砾岩矿石定位单元的作用，对待检测煤矿砾岩层矿石进行适配性的锁定，适配矿石外形，从而达到稳固检测的效果，并且利用防溅释能单元的设置，可有效阻隔碎裂的矿石迸溅量，对其进行释能，减小迸溅矿石的冲击力，从而确保检测过程的稳定性和装置的使用安全。

20、二、该煤矿砾岩层爆破用硬度检测装置及方法，通过电机和丝杆配合，使得移动板及夹固定位组件向内侧移动，共同配合对待检测的煤矿砾岩层矿石进行固定，同时利用接触产生的挤压力使得夹固定位组件的相关构件与调适组件变形，适配性的贴合矿石，对矿石进行稳定的锁定，从而确保装置检测矿石时的适用范围。

21、三、该煤矿砾岩层爆破用硬度检测装置及方法，通过软质夹板具备的弹性，与矿石接触产生变形，使经由连接弯板带动顶头块和橡胶角垫收裹顶弹软质夹板与矿石边侧接触，与矿石外部棱角贴合，进而保证与矿石边侧的贴合接触面积，利用弹性板的弹性作用，限制软质夹板的变形空间，再有，利用软质夹板对软质套壳挤压使其变形，配合弹性软板的弹性效果及芯柱的内部支撑作用，使得构件具备吸能收缩空间，避免硬度检测时矿石破裂产生的横向冲力过大，使得构件承受压力过大造成损坏，从而保障相关构件的使用寿命。

22、四、该煤矿砾岩层爆破用硬度检测装置及方法，通过阻隔软套板的软质材料特性及其内部的空腔，使得迸溅碎裂的矿石撞击时可使得阻隔软套板变形，并且挤压弹性腔壳和压簧，配合弹性腔壳与压簧所具备的不同量级的弹性能力，使得在压缩状态下，有效吸收碎裂矿石的撞击力，进行释能操作，从而减小矿石迸溅对装置内部结构造成的损伤，此外，利用滑块的设置，使得阻隔软套板的装卸维护更加便捷。