一种顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置及方法制造方法及图纸

技术编号:20418045 阅读:25 留言:0更新日期:2019-02-23 06:22
本发明专利技术公开了一种顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置及方法。所述顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置及方法由放煤移动底板、放煤口大小调节板、放煤底板传动装置、放煤电机、放煤电机固定机构、放煤装置、放煤观察窗、接煤移动小车、接煤小车传动装置、接煤电机、接煤观察窗、放煤装置支架、控制装置、左前底板支撑轴承、右前底板支撑轮、左后底板支撑轴承、右后底板支撑轮组成;在综采放顶煤生产过程中,实现放煤过程顶煤放出率的统计,并能获取顶煤放出率和煤矸流中含矸率的关系,从而揭露深层放煤规律。

【技术实现步骤摘要】
一种顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置及方法
本专利技术专利涉及放顶煤工作面开采,尤其是中、低位放顶煤工作面开采。
技术介绍
煤炭资源在我国能源中处于主导地位,在整个国民经济中占有举足轻重的地位。综采放顶煤开采能实现高产、高效、低耗,是我国煤矿开采的重要开采工艺之一,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。在放煤过程中,放煤控制一般采取“见矸关窗”的原则控制操纵阀关闭放煤窗口停止放煤,这种放煤工艺损失的煤炭占总损失的64%。为了提高顶煤放出率,见矸后再持续一段放煤时间,即所谓过放,这样增加了矸石的含量,降低了煤炭质量。为了保证煤炭质量,见矸后即刻停止放煤,即所谓欠放,这样造成回收率降低、煤炭资源的浪费。目前综采放顶煤的放顶煤工序仍然依靠人工来进行控制,通过经验,将煤矸流分为顶煤下放和煤矸混放2个阶段,难以进行顶煤放出率的控制,煤炭质量和生产效率在很大程度上受到人为因素影响。另外,放顶煤开采工人劳动强度大、工作环境恶劣,亟待实施放顶煤无人自动化开采。国家安全监督管理总局在征集2016年破解安全生产难题科技攻关项目中提出:提升综放工作面自动化水平,研究煤矸灰度识别的矸石超放视频检测方法,预测顶煤放出率,实现自动化放煤。自动化放煤首先要解决的问题就是如何进行顶煤混放时的煤矸预测。由此,实现顶煤放出率的预测,不仅能够提高顶煤回收率、提升煤炭生产质量,而且为放煤自动化提供理论依据,解决放煤自动化的先决条件,是实现综放工作面自动化开采的技术支撑。。该专利实现了统计放煤过程顶煤的放出率和煤矸流中含矸率的关系,从而揭露深层放煤规律,实现了顶煤放出率的预测,解决了放煤过程的自动化的先决条件,填补了在放煤过程顶煤放出率预测的空白。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置及方法,旨在解决目前综采放顶煤工作面顶煤放出率无法预测的问题,克服目前因没有先进实验手段和统计计算方法实现放煤过程顶煤放出率预测的缺点,从而揭露深层放煤规律。本专利技术实施例是这样实现的,一种顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置及方法,所述顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置包括:放煤移动底板,在一定的放煤步距下,用于将存储在放煤装置内的煤炭及矸石混合物由布置在其上的放煤窗口放出;放煤口大小调节板,安装在所述放煤移动底板内部的滑道上,通过左、右移动来调节放煤窗口的大小,从而控制放煤过程煤矸流的大小;放煤底板传动装置,与所述放煤移动底板和放煤电机机械连接,用于实现所述放煤移动底板的机械传动,在放煤电机的带动下,用于控制所述放煤移动底板移动一个放煤步距;放煤电机,所述放煤移动底板移动一个放煤步距的动力源,通过所述放煤底板传动装置连接到所述放煤移动底板,在控制装置的控制下,控制所述放煤移动底板每次移动一个放煤步距;放煤电机固定机构,用于固定所述放煤电机的机械结构,使所述放煤电机在工作时有稳定的地基基础;放煤装置,为内净尺寸6米×2米×4米(长×宽×高)的长方体容器,用于存储一定量的煤炭及矸石混合物,在统计实验前,事先将一定量的煤炭和矸石存储在放煤装置内,在统计实验过程中,打开所述放煤口大小调节板,放煤装置内的煤矸混合物通过所述放煤移动底板上的放煤窗口放出;放煤观察窗,镶嵌在所述放煤装置的前侧,材质为透明有机玻璃,用于观察放煤装置内未被放出的煤炭层和矸石层的截面规律,以便统计计算出顶煤的放出率;接煤移动小车,为内净尺寸1米×1米×4米(长×宽×高)长方体容器的可移动小车,放置在所述放煤移动底板的放煤窗口正下方,用于存储放煤过程被放出的煤炭和矸石;接煤小车传动装置,与所述接煤移动小车和接煤电机机械连接,用于实现接煤电机动力的机械传动,在接煤电机的动力下,控制所述接煤移动小车按照放煤步距要求移动;接煤电机,通过所述接煤小车传动装置机械连接到所述接煤移动小车,在控制装置的控制下,控制所述接煤移动小车与所述放煤移动底板位移同步,每次也移动一个放煤步距,保证所述接煤小车始终位于所述放煤移动底板的放煤窗口正下方;接煤观察窗,镶嵌在所述接煤移动小车的前侧,材质为透明有机玻璃,用于观察放煤时已经下放的煤矸混合物的体积,以便统计计算出所下放的煤矸混合物总量;放煤装置支架,由四条腿焊接的机械框架,用于支撑放置在其上的所述放煤装置并,通过四条腿上的四个支撑轴承来滚动支撑所述放煤移动底板;控制装置,由可编程控制器、供电电源、接触器、接线端子、控制壳体组成,与所述放煤电机和所述接煤电机电连接,分别用于控制所述放煤移动底板和所述接煤移动小车在每一个放煤节拍下移动一个放煤步距,确保所述放煤移动底板和所述接煤移动小车同步;左前底板支撑轴承,安装在放煤装置支架的左前支撑腿上,与其他三个底板支撑轴承一起,实现所述放煤移动底板的滚动支撑;右前底板支撑轮,安装在放煤装置支架的右前支撑腿上,与其他三个底板支撑轴承一起,实现所述放煤移动底板的滚动支撑;左后底板支撑轴承,安装在放煤装置支架的左后支撑腿上,与其他三个底板支撑轴承一起,实现所述放煤移动底板的滚动支撑;右后底板支撑轮,安装在放煤装置支架的右后支撑腿上,与其他三个底板支撑轴承一起,实现所述放煤移动底板的滚动支撑;在利用所述顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置进行统计放煤规律时,其方法为:第一步、选用一定硬度、密度、颗粒大小参数指标的煤炭和矸石作为实验材料,为便于观察放煤过程煤矸分界线的动态变化,取一定量的红色和黄色染料分别与煤炭和矸石混合,将混合好红色染料的煤炭均匀平铺在所述放煤装置的下层,根据现场放煤地质条件,合理调整煤炭的厚度HC;第二步、将混合好黄色染料的矸石均匀平铺在煤炭的上层,调节所述放煤口大小调节板到所述放煤移动底板上的放煤窗口的中间位置,用以模拟现场放煤窗口的大小,进行第一个放煤步距的放煤;第三步、观察煤炭层的煤炭和矸石层的矸石的放出情况,当第一个放煤步距放煤结束时,根据煤炭和矸石的分层界面,画出煤矸分界线,绘制能够计算出未放煤炭量VC的截面a-b-c-d-e-a,而VC则为煤矸分界线包围面积a-b-c-d-e-a区域;第四步、观察并测量接煤移动小车内的煤矸混合物的高度Hm,并计算放出的煤炭和矸石的混合物量Vm=Hm×1×1;第五步、控制所述放煤移动底板和所述接煤移动小车向左移动一个放煤步距,进行第二个放煤步距的放煤,并再次绘制未放煤炭量VC的截面a-b-c-d-e-a,观察并测量接煤移动小车内的煤矸混合物的高度Hm;第六步、依据上一步方法,进行第三个放煤步距的放煤,并绘制未放煤炭量VC的截面a-b-c-d-e-a,观察并测量接煤移动小车内的煤矸混合物的高度Hm,按照这种操作步骤,一直放完所有煤炭和矸石,完成所有放煤步距;第七步、初步计算顶煤放出率,放煤过程中的顶煤放出率通过分析放煤前初始总煤炭的量QC与不同放煤时刻未放出的煤炭量VC来获得,即顶煤放出率其中,QC为常数,对相应的煤层高度HC,QC=2×6×HC=12HC;第八步、简化计算未放煤炭量VC,在统计过程中,煤矸分界线c-d-e很难确定,因此为简化计算,通过梯形a-b-c-e-a区域面积乘以修正系数K来获得,经过多次统计实验获知,K取1.05,因此未放出的煤炭量式中,l1、l2为时间t的函数,利用数理统计方法获得分别关于t的函本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置及方法,其特征在于:在综采放顶煤生产过程中,能够统计出放煤过程顶煤的放出率和煤矸流中含矸率的关系;所述顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置包括:放煤移动底板,在一定的放煤步距下,用于将存储在放煤装置内的煤炭及矸石混合物由布置在其上的放煤窗口放出;放煤口大小调节板,安装在所述放煤移动底板内部的滑道上,通过左、右移动来调节放煤窗口的大小,从而控制放煤过程煤矸流的大小;放煤底板传动装置,与所述放煤移动底板和放煤电机机械连接,用于实现所述放煤移动底板的机械传动,在放煤电机的带动下,用于控制所述放煤移动底板移动一个放煤步距;放煤电机,所述放煤移动底板移动一个放煤步距的动力源,通过所述放煤底板传动装置连接到所述放煤移动底板,在控制装置的控制下,控制所述放煤移动底板每次移动一个放煤步距;放煤电机固定机构,用于固定所述放煤电机的机械结构,使所述放煤电机在工作时有稳定的地基基础;放煤装置,为内净尺寸6米×2米×4米(长×宽×高)的长方体容器,用于存储一定量的煤炭及矸石混合物,在统计实验前,事先将一定量的煤炭和矸石存储在放煤装置内,在统计实验过程中,打开所述放煤口大小调节板,放煤装置内的煤矸混合物通过所述放煤移动底板上的放煤窗口放出;放煤观察窗,镶嵌在所述放煤装置的前侧,材质为透明有机玻璃,用于观察放煤装置内未被放出的煤炭层和矸石层的截面规律,以便统计计算出顶煤的放出率;接煤移动小车,为内净尺寸1米×1米×4米(长×宽×高)长方体容器的可移动小车,放置在所述放煤移动底板的放煤窗口正下方,用于存储放煤过程被放出的煤炭和矸石;接煤小车传动装置,与所述接煤移动小车和接煤电机机械连接,用于实现接煤电机动力的机械传动,在接煤电机的动力下,控制所述接煤移动小车按照放煤步距要求移动;接煤电机,通过所述接煤小车传动装置机械连接到所述接煤移动小车,在控制装置的控制下,控制所述接煤移动小车与所述放煤移动底板位移同步,每次也移动一个放煤步距,保证所述接煤小车始终位于所述放煤移动底板的放煤窗口正下方;接煤观察窗,镶嵌在所述接煤移动小车的前侧,材质为透明有机玻璃,用于观察放煤时已经下放的煤矸混合物的体积,以便统计计算出所下放的煤矸混合物总量;放煤装置支架,由四条腿焊接的机械框架,用于支撑放置在其上的所述放煤装置并,通过四条腿上的四个支撑轴承来滚动支撑所述放煤移动底板;控制装置,由可编程控制器、供电电源、接触器、接线端子、控制壳体组成,与所述放煤电机和所述接煤电机电连接,分别用于控制所述放煤移动底板和所述接煤移动小车在每一个放煤节拍下移动一个放煤步距,确保所述放煤移动底板和所述接煤移动小车同步;左前底板支撑轴承,安装在放煤装置支架的左前支撑腿上,与其他三个底板支撑轴承一起,实现所述放煤移动底板的滚动支撑;右前底板支撑轮,安装在放煤装置支架的右前支撑腿上,与其他三个底板支撑轴承一起,实现所述放煤移动底板的滚动支撑;左后底板支撑轴承,安装在放煤装置支架的左后支撑腿上,与其他三个底板支撑轴承一起,实现所述放煤移动底板的滚动支撑;右后底板支撑轮,安装在放煤装置支架的右后支撑腿上,与其他三个底板支撑轴承一起,实现所述放煤移动底板的滚动支撑;在利用所述顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置进行统计放煤规律时,其方法为:第一步、选用一定硬度、密度、颗粒大小参数指标的煤炭和矸石作为实验材料,为便于观察放煤过程煤矸分界线的动态变化,取一定量的红色和黄色染料分别与煤炭和矸石混合,将混合好红色染料的煤炭均匀平铺在所述放煤装置的下层,根据现场放煤地质条件,合理调整煤炭的厚度HC;第二步、将混合好黄色染料的矸石均匀平铺在煤炭的上层,调节所述放煤口大小调节板到所述放煤移动底板上的放煤窗口的中间位置,用以模拟现场放煤窗口的大小,进行第一个放煤步距的放煤;第三步、观察煤炭层的煤炭和矸石层的矸石的放出情况,当第一个放煤步距放煤结束时,根据煤炭和矸石的分层界面,画出煤矸分界线,绘制能够计算出未放煤炭量VC的截面a‑b‑c‑d‑e‑a,而VC则为煤矸分界线包围面积a‑b‑c‑d‑e‑a区域;第四步、观察并测量接煤移动小车内的煤矸混合物的高度Hm,并计算放出的煤炭和矸石的混合物量Vm=Hm×1×1;第五步、控制所述放煤移动底板和所述接煤移动小车向左移动一个放煤步距,进行第二个放煤步距的放煤,并再次绘制未放煤炭量VC的截面a‑b‑c‑d‑e‑a,观察并测量接煤移动小车内的煤矸混合物的高度Hm;第六步、依据上一步方法,进行第三个放煤步距的放煤,并绘制未放煤炭量VC的截面a‑b‑c‑d‑e‑a,观察并测量接煤移动小车内的煤矸混合物的高度Hm,按照这种操作步骤,一直放完所有煤炭和矸石,完成所有放煤步距;第七步、初步计算顶煤放出率,放煤过程中的顶煤放出率通过分析放煤前初始总煤炭的量QC与不同放...

【技术特征摘要】
1.一种顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置及方法,其特征在于:在综采放顶煤生产过程中,能够统计出放煤过程顶煤的放出率和煤矸流中含矸率的关系;所述顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置包括:放煤移动底板,在一定的放煤步距下,用于将存储在放煤装置内的煤炭及矸石混合物由布置在其上的放煤窗口放出;放煤口大小调节板,安装在所述放煤移动底板内部的滑道上,通过左、右移动来调节放煤窗口的大小,从而控制放煤过程煤矸流的大小;放煤底板传动装置,与所述放煤移动底板和放煤电机机械连接,用于实现所述放煤移动底板的机械传动,在放煤电机的带动下,用于控制所述放煤移动底板移动一个放煤步距;放煤电机,所述放煤移动底板移动一个放煤步距的动力源,通过所述放煤底板传动装置连接到所述放煤移动底板,在控制装置的控制下,控制所述放煤移动底板每次移动一个放煤步距;放煤电机固定机构,用于固定所述放煤电机的机械结构,使所述放煤电机在工作时有稳定的地基基础;放煤装置,为内净尺寸6米×2米×4米(长×宽×高)的长方体容器,用于存储一定量的煤炭及矸石混合物,在统计实验前,事先将一定量的煤炭和矸石存储在放煤装置内,在统计实验过程中,打开所述放煤口大小调节板,放煤装置内的煤矸混合物通过所述放煤移动底板上的放煤窗口放出;放煤观察窗,镶嵌在所述放煤装置的前侧,材质为透明有机玻璃,用于观察放煤装置内未被放出的煤炭层和矸石层的截面规律,以便统计计算出顶煤的放出率;接煤移动小车,为内净尺寸1米×1米×4米(长×宽×高)长方体容器的可移动小车,放置在所述放煤移动底板的放煤窗口正下方,用于存储放煤过程被放出的煤炭和矸石;接煤小车传动装置,与所述接煤移动小车和接煤电机机械连接,用于实现接煤电机动力的机械传动,在接煤电机的动力下,控制所述接煤移动小车按照放煤步距要求移动;接煤电机,通过所述接煤小车传动装置机械连接到所述接煤移动小车,在控制装置的控制下,控制所述接煤移动小车与所述放煤移动底板位移同步,每次也移动一个放煤步距,保证所述接煤小车始终位于所述放煤移动底板的放煤窗口正下方;接煤观察窗,镶嵌在所述接煤移动小车的前侧,材质为透明有机玻璃,用于观察放煤时已经下放的煤矸混合物的体积,以便统计计算出所下放的煤矸混合物总量;放煤装置支架,由四条腿焊接的机械框架,用于支撑放置在其上的所述放煤装置并,通过四条腿上的四个支撑轴承来滚动支撑所述放煤移动底板;控制装置,由可编程控制器、供电电源、接触器、接线端子、控制壳体组成,与所述放煤电机和所述接煤电机电连接,分别用于控制所述放煤移动底板和所述接煤移动小车在每一个放煤节拍下移动一个放煤步距,确保所述放煤移动底板和所述接煤移动小车同步;左前底板支撑轴承,安装在放煤装置支架的左前支撑腿上,与其他三个底板支撑轴承一起,实现所述放煤移动底板的滚动支撑;右前底板支撑轮,安装在放煤装置支架的右前支撑腿上,与其他三个底板支撑轴承一起,实现所述放煤移动底板的滚动支撑;左后底板支撑轴承,安装在放煤装置支架的左后支撑腿上,与其他三个底板支撑轴承一起,实现所述放煤移动底板的滚动支撑;右后底板支撑轮,安装在放煤装置支架的右后支撑腿上,与其他三个底板支撑轴承一起,实现所述放煤移动底板的滚动支撑;在利用所述顶煤放出率及煤矸流含矸率统计装置进行统计放煤规律时,其方法为:第一步、选...

【专利技术属性】
技术研发人员:姜海燕宋庆军宋庆辉赵协广李乐成孙晶玉
申请(专利权)人:山东科技大学
类型:发明
国别省市:山东,37

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