一种评价煤层注水降尘效果实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种评价煤层注水降尘效果实验装置及实验方法，包括机架、截割系统和集尘罩、集尘罩中的煤样模型，煤样模型包括模型腔体和位于模型腔体内部的煤样，模型腔体的设有截割口，模型腔体的上方外表面、右侧外表面和后方外表面均安装有加载油缸，加载油缸的伸缩杆通过油缸伸缩孔伸入模型腔体内部且固连有活动压盘，模型腔体的下方内表面、前方内表面均设有固定压盘，模型腔体的前方设有第一注水口、下方设有第一排水口，支架的下方设有位于第一排水口下方的排水筒，集尘罩中安装有粉尘浓度传感器和调速风机，本发明专利技术对于评价湿式降尘效果的研究提供了一种新型的实验装置和方法。

An experimental device and method for evaluating the effect of coal seam water injection on dust reduction

【技术实现步骤摘要】
一种评价煤层注水降尘效果实验装置及实验方法
本专利技术涉及煤矿粉尘防治的
，特别涉及一种评价煤层注水降尘效果实验装置及实验方法。
技术介绍
随着我国煤矿开采机械化程度不断提高，使得因煤尘所导致的作业环境问题不断恶化，现在，国内外的很多煤矿都将煤层注水作为了一项基础措施来施行，因为煤层注水能够有效地防治矿井粉尘。它能够有效的降低工作面的粉尘浓度，而且煤层还能够在注水过程中被软化，使得开采效率提高。目前，煤层注水技术已然较为成熟，注水方式多种多样，可以说在煤层注水工艺上进行的一些的研究还是非常可观的。而对煤层注水降尘效果通常是利用一些注水参数和煤体注水后的一些变化进行评价；另外，也有人利用模糊综合评价法对降尘效果进行评价，这种方法是根据某几个指标与人为规定的标准对比来评价降尘效果；此外，还有人将可拓学理论引入煤层注水降尘效果评价中，建立了煤层注水降尘效果评价的物元模型，并应用可拓集合的关联函数，通过引入简单关联函数确定各评价指标的客观动态可变权重,建立了基于物元和关联函数的煤层注水降尘效果评价方法。但是从上述来看，对评价煤层注水降尘效果的确定仍然是依靠经验，通过工程类比进行评价，并没有一个系统的研究结论，存在很大的随意性和盲目性，不能确保煤层均匀湿润，影响注水效果，这是粉尘防治工作中亟待解决的问题，这个问题的解决是需要有大量的实验数据进行支撑。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种评价煤层注水降尘效果实验装置及实验方法。本专利技术的技术方案是：一种评价煤层注水降尘效果实验装置，包括机架，所述机架的上端设有截割系统和集尘罩，所述集尘罩中设有煤样模型，所述煤样模型包括模型腔体和位于模型腔体内部的煤样，所述模型腔体的左侧为与截割系统相对的腔体盖板，所述腔体盖板上设有截割口，所述截割口的外侧设有封堵盖，所述模型腔体的上方外表面、右侧外表面和后方外表面均安装有加载油缸，所述加载油缸的伸缩杆通过油缸伸缩孔伸入模型腔体内部且固连有活动压盘，所述模型腔体的下方内表面、前方内表面均设有固定压盘，所述模型腔体的前方设有第一注水口、下方设有第一排水口，所述加载油缸与第一电动加载泵通过管道连接，所述第一注水口与第二电动加载泵通过管道连接，所述支架的下方设有位于第一排水口下方的排水筒，所述集尘罩中安装有粉尘浓度传感器和调速风机。优选的，所述截割系统包括截割部分和进给部分，所述截割部分包括轴座，所述轴座上安装有转动电机和钻轴，所述钻轴的一端与转动电机的输出轴连接、中部用轴承支撑在轴座上、另一端连接截割头，所述进给部分包括进给电机、丝杠和滑块，所述丝杠通过轴承支撑在支架上，所述滑块固定在轴座下方且与丝杠螺纹配合，所述支架的上方设有两个位于丝杠两侧的导轨，所述轴座的下方与导轨配合，所述进给电机通过变速器与丝杠连接。优选的，所述截割系统还包括内喷雾系统，所述内喷雾系统包括侧向供水结构和高压水泵，所述侧向供水结构套接在钻轴的外侧。优选的，所述高压水泵与侧向供水结构之间设置第一活塞容器。优选的，所述第一注水口与第二电动加载泵之间设置第二活塞容器。优选的，所述钻轴的中心为供水通道，所述钻轴的侧面设有将供水通道与侧向供水结构连通的供水孔，所述钻轴的侧面还设有安装侧向供水结构的轴肩，所述截割头的内部中心设有与供水通道连通的储水通道，所述截割头的表面设有刀座，所述刀座的内部设有安装孔，所述安装孔的底部通过细孔与储水通道连通，所述安装孔内安装截齿，所述截齿的中心为与细孔连通的喷嘴。优选的，所述第一排水口贯穿其对应的固定压盘，位于下方的所述固定压盘的内侧在第一排水口处设置有滤水板，所述第一注水口贯穿模型腔体的前方侧壁，位于前方的所述固定压盘设有一个横向注水通道和多个竖向注水通道，所述横向注水通道与所述第一注水口连通，所述竖向注水通道贯穿横向注水通道且与横向注水通道连通，所述竖向注水通道的末端设置有出水口，位于前方的所述固定压盘的内侧在出水口处也设置有滤水板。优选的，位于上方的所述活动压盘与位于右侧的活动压盘、位于后方的活动压盘、位于前方的固定压盘的衔接边缘设置斜面，位于右侧的所述活动压盘与位于上方的活动压盘、位于后方的活动压盘、位于下方的固定压盘、位于前方的固定压盘的衔接边缘设置斜面，位于后方的所述活动压盘与位于上方的活动压盘、位于右侧的活动压盘、位于下方的固定压盘的衔接边缘设置斜面，位于下方的所述固定压盘与位于后方的活动压盘、位于右侧的活动压盘、位于前方的固定压盘的衔接边缘设置斜面，位于前方的所述固定压盘与位于上方的活动压盘、位于右侧的活动压盘、位于下方的固定压盘的衔接边缘设置斜面，位于上方的所述活动压盘、位于后方的所述活动压盘、位于下方的所述固定压盘、位于前方的所述固定压盘与腔体盖板的衔接边缘为平面。优选的，还包括煤样模具，所述煤样模具包括模具底板、模具侧壁、模具夹板和模具压头，所述模具底板的四个侧面均设有横向凸沿，所述模具侧板为两个且分布在左右两侧，所述模具侧板的前后两侧设有竖向凸沿，所述模具夹板为两个且分布在前后两侧，所述模具夹板的内侧面设有分布在两侧的竖向卡槽、位于下方的横向卡槽，所述模具侧板的内侧面设有位于下方的横向卡槽，所述模具侧板的竖向凸沿卡入模具夹板的竖向卡槽，所述模具底板的横向凸沿卡入模具侧板和模具夹板的横向卡槽，所述模具夹板的两侧还设有位于模具侧板外侧的螺杆穿孔，每侧的螺杆穿孔至少为两个且穿有夹紧螺杆，所述模具压头包括下方的压块和上方的挡板，所述压块压入模具底板、模具侧板和模具夹板围成的空腔，所述挡板的上方为注水头，所述注水头的一侧设置第二注水口，所述压块的内部设有与第二注水口连通的孔道，所述模具侧板的下方设置第二排水口。一种评价煤层注水降尘效果实验方法，包括上述的评价煤层注水降尘效果实验装置，该试验方法包括以下步骤：（1）检查该装置各个阀门是否处于关闭状态，打开腔体盖板、根据实验要求把制备好的煤样放入模型腔体内，封好腔体盖板，然后检查集尘罩是否密封完好，确定在装置不漏风的情况下开始实验；（2）启动第一电动加载泵并打开第一加载阀门，带动三个方向的加载油缸的运行，让活动压盘分别对煤样进行加载（一个方向进行加载时，打开控制此方向的油缸阀门，使另外两个油缸阀门处于关闭状态，此方向加载完毕，把打开的油缸阀门关上，其他两个方向的加载过程也如上述步骤），每个方向的加载压力可以通过压力传感器显示到压力仪表上；（3）启动转动电机和进给电机，让钻轴带动截割头进行割煤工作，如果对煤样进行注水降尘实验应同时启动第二电动加载泵，打开第二加载阀门，让第二活塞容器中的水经第一注水口进入煤样，对煤样进行注水实验，注水完毕后，多余的水经滤水板过滤后从第一排水口流出，实验中还可根据实际要求改变注水参数；如果对煤样进行内喷雾降尘实验应同时启动高压水泵，让第一活塞容器中的水经高压管路送至侧向供水结构，水再经供水孔和钻轴内的供水通道进入喷嘴雾化后对煤样进行喷雾降尘实验，喷雾结束后，多余的水也经过滤水板过滤后从第一排水口流出，从而实现煤层湿式降尘实验的模拟。集尘罩上部安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评价煤层注水降尘效果实验装置，包括机架，其特征在于：所述机架的上端设有截割系统和集尘罩，所述集尘罩中设有煤样模型，所述煤样模型包括模型腔体和位于模型腔体内部的煤样，所述模型腔体的左侧为与截割系统相对的腔体盖板，所述腔体盖板上设有截割口，所述截割口的外侧设有封堵盖，所述模型腔体的上方外表面、右侧外表面和后方外表面均安装有加载油缸，所述加载油缸的伸缩杆通过油缸伸缩孔伸入模型腔体内部且固连有活动压盘，所述模型腔体的下方内表面、前方内表面均设有固定压盘，所述模型腔体的前方设有第一注水口、下方设有第一排水口，所述加载油缸与第一电动加载泵通过管道连接，所述第一注水口与第二电动加载泵通过管道连接，所述支架的下方设有位于第一排水口下方的排水筒，所述集尘罩中安装有粉尘浓度传感器和调速风机。/n

【技术特征摘要】
1.一种评价煤层注水降尘效果实验装置，包括机架，其特征在于：所述机架的上端设有截割系统和集尘罩，所述集尘罩中设有煤样模型，所述煤样模型包括模型腔体和位于模型腔体内部的煤样，所述模型腔体的左侧为与截割系统相对的腔体盖板，所述腔体盖板上设有截割口，所述截割口的外侧设有封堵盖，所述模型腔体的上方外表面、右侧外表面和后方外表面均安装有加载油缸，所述加载油缸的伸缩杆通过油缸伸缩孔伸入模型腔体内部且固连有活动压盘，所述模型腔体的下方内表面、前方内表面均设有固定压盘，所述模型腔体的前方设有第一注水口、下方设有第一排水口，所述加载油缸与第一电动加载泵通过管道连接，所述第一注水口与第二电动加载泵通过管道连接，所述支架的下方设有位于第一排水口下方的排水筒，所述集尘罩中安装有粉尘浓度传感器和调速风机。


2.根据权利要求1所述的评价煤层注水降尘效果实验装置，其特征在于：所述截割系统包括截割部分和进给部分，所述截割部分包括轴座，所述轴座上安装有转动电机和钻轴，所述钻轴的一端与转动电机的输出轴连接、中部用轴承支撑在轴座上、另一端连接截割头，所述进给部分包括进给电机、丝杠和滑块，所述丝杠通过轴承支撑在支架上，所述滑块固定在轴座下方且与丝杠螺纹配合，所述支架的上方设有两个位于丝杠两侧的导轨，所述轴座的下方与导轨配合，所述进给电机通过变速器与丝杠连接。


3.根据权利要求2所述的评价煤层注水降尘效果实验装置，其特征在于：所述截割系统还包括内喷雾系统，所述内喷雾系统包括侧向供水结构和高压水泵，所述侧向供水结构套接在钻轴的外侧。


4.根据权利要求3所述的评价煤层注水降尘效果实验装置，其特征在于：所述高压水泵与侧向供水结构之间设置第一活塞容器。


5.根据权利要求4所述的评价煤层注水降尘效果实验装置，其特征在于：所述第一注水口与第二电动加载泵之间设置第二活塞容器。


6.根据权利要求5所述的评价煤层注水降尘效果实验装置，其特征在于：所述钻轴的中心为供水通道，所述钻轴的侧面设有将供水通道与侧向供水结构连通的供水孔，所述钻轴的侧面还设有安装侧向供水结构的轴肩，所述截割头的内部中心设有与供水通道连通的储水通道，所述截割头的表面设有刀座，所述刀座的内部设有安装孔，所述安装孔的底部通过细孔与储水通道连通，所述安装孔内安装截齿，所述截齿的中心为与细孔连通的喷嘴。


7.根据权利要求6所述的评价煤层注水降尘效果实验装置，其特征在于：所述第一排水口贯穿其对应的固定压盘，位于下方的所述固定压盘的内侧在第一排水口处设置有滤水板，所述第一注水口贯穿模型腔体的前方侧壁，位于前方的所述固定压盘设有一个横向注水通道和多个竖向注水通道，所述横向注水通道与所述第一注水口连通，所述竖向注水通道贯穿横向注水通道且与横向注水通道连通，所述竖向注水通道的末端设置有出水口，位于前方的所述固定压盘的内侧在出水口处也设置有滤水板。


8.根据权利要求7所述的评价煤层注水降尘效果实验装置，其特征在于：位于上方的所述活动压盘与位于右侧的活动压盘、位于后方的活动压盘、位于前方的固定压盘的衔接边缘设置斜面，位于右侧的所述活动压盘与位于上方的活动压盘、位于后方的活动压盘、位于下方的固定压盘、位于前方的固定压盘的衔接边缘设置斜面，位于后方的所述活动压盘与位于上方的活动压盘、位于右侧的活动压盘、位于下方的固定压盘的衔接边缘设置斜面，位于下方的所述固定压盘与位于后方的活动压盘、位于右侧的活动压盘、位于前方的固定压盘的衔接边缘设置斜面，位于前方的所述固定压盘与位于上方的活动压盘、位于右侧的活动压盘、位于下方的固定压盘的衔接边缘设置斜面，位于上方的所述活动压盘、位于后方的所述活动压盘、位于下方的所述固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏建平，徐向宇，张宏图，张健，刘勇，温志辉，姚邦华，王冕，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41