CN105952456A - 一种自适应磨料浆体射流开采系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应磨料浆体射流开采系统,采用单片机、电磁阀、变频器等元件,控制滚筒割煤机和磨料浆体射流系统密切配合,实现对复杂地质构造薄煤层的高效开采。本发明提出的一种自适应磨料浆体射流系统采用单片机接收滚筒上的截割力信号,自动调节变频器和电磁阀,控制磨料浆体射流系统压力的升降及磨料浆体的开关,从而实现高压磨料浆体射流在滚筒破碎夹矸前切缝,低压纯水射流在滚筒开采煤层时降尘的自动化,并有效解决薄煤层开采中狭小空间内“小机身、大功率”的矛盾,提高薄煤层开采效率,降低刀具磨损。
Description
技术领域
本发明涉及一种水射流系统及方法,尤其是一种适用于复杂地质条件下含硬夹矸薄煤层开采时使用的自适应磨料浆体射流开采系统。
背景技术
我国薄煤层分布广泛,超过85%以上的矿区均赋有薄煤层(1.3米以下),全国95个重点矿业集团公司中有80个集团公司的445座矿井都赋存着薄煤层,可采储量达61.5亿吨,约占煤炭总可采储量的19%。但每年从薄煤层中采出的煤量仅占全国总产量的10.4%,远远低于储量所占的比例。而薄煤层开采主要使用滚筒式采煤机,依靠安装在滚筒上的截齿与煤壁作用进行采煤,但在狭小空间内难以克服“小机身、大功率”的矛盾,无法应对复杂地质构造(含硬夹矸、断层以及金属化合物结核等)薄煤层的开采。因此,迫切需要一种新技术解决复杂地质构造薄煤层开采难题。
磨料浆体射流是一种新型的硬岩截割工具,具有工作压力低、切割能力强、适应危险环境作业等特点,已应用于各种坚硬材料切割、粉碎、机械加工等领域。因此,利用磨料浆体射流联合刀具进行截割薄煤层,可实现薄煤层的安全高效开采,有效解决采煤装备“小机身、大功率”的矛盾,提高复杂地质构造薄煤层的采煤效率及自动化水平,降低截割刀具的磨损。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题,提供一种结构简单、体积小、功率大、采煤效率高、截割刀具磨损小的自适应磨料浆体射流开采系统。
为实现上述目的,本发明的自适应磨料浆体射流开采系统,包括磨料浆体混合喷水装置、单片机、电磁阀、磨料罐和采煤滚筒器;所述的采煤滚筒器包括驱动电机和驱动电机相连滚筒,采煤滚筒器与单片机相连接,单片机与磨料浆体混合喷水装置相连接,所述的磨料浆体混合喷水装置包括水泵、与水泵相连的电机,电机上连有变频器,电机通过联轴器连接水泵,水泵的出水口通过管路连接电磁阀,电磁阀分别连接磨料罐和喷水管路,磨料罐的出水口与喷水管路相连接,喷水管路末端设有喷嘴;水泵与磨料罐相连管路上设有一个单向阀。
所述磨料罐与电磁阀相连的管路上设有单向阀。
所述的单片机的型号为STC12C5A60S2。
本发明的自适应磨料浆体射流开采方法,包括如下步骤:
a.当采煤时滚筒遇到薄煤层中的夹矸时,与滚筒相连接的驱动电机的截割力增大,并将截割力增大信号发送给单片机;
b.单片机接收到截割力增大信号后,立即停止驱动电机的工作,然后,发出使变频器提高频率的指令,提高水泵电机的转速,提高水泵的输出压力增高,通过单片机控制切换电磁阀,水泵产生的高压水经过单向阀进入磨料罐,并从磨料罐中将磨料浆体挤出;
c.挤出的磨料浆体由管路流出,并通过喷嘴射出,形成高压磨料浆体射流,对夹矸进行定时切缝;
d.当切缝达到设定时间后,单片机自动切换电磁阀,然后降低变频器的频率,使得喷嘴射出低变频器调整后的低压纯水射流,重新开启驱动电机,驱动滚筒破碎预切缝夹矸以及开采普通薄煤层。
有益效果:本发明的自适应磨料浆体射流系统运用于复杂地质条件下薄煤层的开采,采用单片机接收滚筒上的截割力信号,自动调节变频器和三通电磁阀,控制磨料浆体射流系统压力的升降及磨料的开关,从而实现高压磨料浆体射流在滚筒破碎夹矸前的切缝,低压纯水射流在滚筒开采煤层时降尘的自动化;有效解决了薄煤层开采中狭小空间内“小机身、大功率”的矛盾,提高了薄煤层开采效率,降低了刀具磨损。是针对复杂地质构造薄煤层的采煤效率高,截割刀具磨损小的自适应磨料浆体射流开采系统。其结构简单,体积小,功率大,具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的自适应磨料浆体射流系统的结构示意图。
图中:1-单片机;2-变频器;3-电机;4-水泵;5-电磁阀;6-单向阀;7-磨料罐;8-喷嘴;9-驱动电机;10-滚筒;11-联轴器。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
如图1所示,本发明的自适应磨料浆体射流开采系统,自适应磨料浆体射流系统包括单片机1、变频器2、电机3、水泵4、电磁阀5、单向阀6、磨料罐7、喷嘴8、驱动电机9和滚筒10;驱动电机9和滚筒10构成的采煤滚筒器与单片机1连接,所述的单片机型号为STC12C5A60S2,单片机1与磨料浆体混合喷水装置相连接,所述料混合喷水装置包括通过变频器2与单片机1相连接的电机3,电机3通过联轴器11连接有水泵4,水泵4的出水口通过管路连接有电磁阀5,电磁阀5分别连接有磨料罐7和喷水管路,磨料罐7的进水口与电磁阀5之间的管路上设有阻止罐内的磨料回流到水泵单向阀6,磨料罐7的出水口与喷水管路相连接,水泵4与磨料罐7相连管路上设有一个单向阀6,喷水管路末端设有喷嘴9。
本发明的自适应磨料浆体射流开采方法,具体步骤如下:
a.当采煤时滚筒10遇到薄煤层中的夹矸时,与滚筒10相连接的驱动电机9的截割力增大,并将截割力增大信号发送给单片机1;
b.单片机1接收到截割力增大信号后,立即停止驱动电机9的工作,然后,发出使变频器2提高频率的指令,提高水泵电机3的转速,使水泵4的输出压力增高,通过单片机1控制切换电磁阀5,水泵4产生的高压水经过水泵4与磨料罐7相连管路上的单向阀6进入磨料罐7,并从磨料罐7中将磨料浆体挤出;
c.挤出的磨料浆体由管路流出,并通过喷嘴8射出,形成高压磨料浆体射流,对夹矸进行定时切缝;切割时间一般为5~15分钟;
d.当切缝达到设定时间后,单片机1自动切换电磁阀5,然后降低变频器2的频率,使得喷嘴8射出由变频器2调整后的低压纯水射流,并重新开启驱动电机9,驱动滚筒10破碎预切缝夹矸以及开采普通薄煤层;
e.当采煤时滚筒10再次遇到薄煤层中的夹矸时,重复上述步骤,完成一次又一次的自适应磨料浆体射流开采。
Claims (5)
1.一种自适应磨料浆体射流开采系统,其特征在于:它包括磨料浆体混合喷水装置、单片机(1)、电磁阀(5)、磨料罐(7)和采煤滚筒器;所述的采煤滚筒器包括驱动电机(9)和驱动电机(9)相连滚筒(10),采煤滚筒器与单片机(1)相连接,单片机(1)与磨料浆体混合喷水装置相连接,所述的磨料浆体混合喷水装置包括水泵(4)、与水泵(4)相连的电机(3),电机(3)上连有变频器(2),电机(3)通过联轴器(11)连接水泵(4),水泵(4)的出水口通过管路连接电磁阀(5),电磁阀(5)分别连接磨料罐(7)和喷水管路,磨料罐(7)的出水口与喷水管路相连接,喷水管路末端设有喷嘴(9);水泵(4)与磨料罐(7)相连管路上设有一个单向阀。
2.根据权利要求1所述的一种自适应磨料浆体射流开采系统,其特征在于:所述磨料罐(7)与电磁阀(5)相连的管路上设有一个单向阀。
3.根据权利要求1所述的一种自适应磨料浆体射流开采系统,其特征在于:所述的单片机(1)的型号为STC12C5A60S2。
4.根据权利要求1所述系统的自适应磨料浆体射流开采方法,其特征在于:包括如下步骤:
a.当采煤时滚筒(10)遇到薄煤层中的夹矸时,与滚筒(10)相连接的驱动电机(9)的截割力增大,将截割力增大信号发送给单片机(1);
b.单片机(1)接收到截割力增大信号后,立即停止驱动电机(9)的工作,然后,发出使变频器(2)提高频率的指令,提高水泵电机(3)的转速,使水泵(4)的输出压力增高,通过单片机(1)控制切换电磁阀(5),水泵(4)产生的高压水经过单向阀进入磨料罐(7),并从磨料罐(7)中将磨料浆体挤出;
c.挤出的磨料浆体由管路流出,并通过喷嘴(8)射出,形成高压磨料浆体射流,对夹矸进行定时切缝;
d.当切缝达到设定时间后,单片机(1)自动切换电磁阀(5),降低变频器(2)的频率,使得喷嘴(8)射出由变频器(2)调整后的低压纯水射流,重新开启驱动电机(9),驱动滚筒(10)破碎预切缝夹矸以及开采普通薄煤层。
5.根据权利要求1所述系统的自适应磨料浆体射流开采方法,其特征在于:所述的对夹矸进行定时切缝时间根据现场实际情况设定,一般为5~15分钟。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 221116 Research Institute of China University of Mining and Technology,, Jiangsu Applicant after: China University of Mining & Technology Address before: 221116 Research Institute, China University of Mining and Technology, Xuzhou University, Jiangsu, China, Applicant before: China University of Mining & Technology |
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CB02 | Change of applicant information | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180119 Termination date: 20210509 |
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |