CN112229745A - 一种煤岩石硬度检测试验装置及试验方法 - Google Patents

一种煤岩石硬度检测试验装置及试验方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112229745A
CN112229745A CN202010823752.3A CN202010823752A CN112229745A CN 112229745 A CN112229745 A CN 112229745A CN 202010823752 A CN202010823752 A CN 202010823752A CN 112229745 A CN112229745 A CN 112229745A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample
plc
vibrating screen
electromagnet
hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010823752.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112229745B (zh
Inventor
张志刚
王波
刘延保
赵旭生
戴林超
曹偈
孙海涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CCTEG Chongqing Research Institute Co Ltd
Original Assignee
CCTEG Chongqing Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CCTEG Chongqing Research Institute Co Ltd filed Critical CCTEG Chongqing Research Institute Co Ltd
Priority to CN202010823752.3A priority Critical patent/CN112229745B/zh
Publication of CN112229745A publication Critical patent/CN112229745A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112229745B publication Critical patent/CN112229745B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C1/00—Crushing or disintegrating by reciprocating members
    • B02C1/14—Stamping mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • B02C23/16—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating with separator defining termination of crushing or disintegrating zone, e.g. screen denying egress of oversize material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/28—Moving screens not otherwise provided for, e.g. swinging, reciprocating, rocking, tilting or wobbling screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/42—Drive mechanisms, regulating or controlling devices, or balancing devices, specially adapted for screens
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G01N5/04—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by removing a component, e.g. by evaporation, and weighing the remainder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • B02C23/16—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating with separator defining termination of crushing or disintegrating zone, e.g. screen denying egress of oversize material
    • B02C2023/165—Screen denying egress of oversize material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0076—Hardness, compressibility or resistance to crushing
    • G01N2203/0087—Resistance to crushing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

本发明提出了一种煤岩石硬度检测试验装置，包括捣碎加工试验箱和初步加工试验箱，捣碎加工试验箱和初步加工试验箱均包括箱体，所述箱体一侧靠底部设有取样口，所述取样口底部设置有称重模块，所述称重模块重量信号输出端连接PLC重量信号输入端，位于取样口正上方的箱体内竖向设有试样加工通道，所述试样加工通道中部设有间歇开关的自动下料门，所述自动下料门配备有驱动气缸，所述驱动气缸受控端连接PLC下料控制端，并通过自动下料门将试样加工通道分为上下两部分，本发明还提供了一种煤岩石硬度检测试验方法。在采样现场也能直接试验，能够避免样品运输过程中产生的破损或其他损失，减少误差。

Description

一种煤岩石硬度检测试验装置及试验方法
技术领域
本发明涉及试验装置技术领域，具体涉及一种煤岩石硬度检测试验装置及试验方法。
背景技术
煤的坚固性系数对于瓦斯治理、突出煤层危险性鉴定等都是重要且必须测定的矿井基础参数，目前煤的坚固性系数主要采取“落锤法”进行测定，需要现场工作人员在工作面取样后，再将煤样运送至地面具备相关资质的瓦斯参数基础实验室进行测定，测定时间较长、测定结果受人为因素影响较大，且测定过程繁琐，会消耗实验人员的精力与体力，这就有可能导致同一煤样f值测定结果的多样性，且无法满足快速测定及现代化矿井的需要。因此，急需一种能够便于现场试验的试验装置。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种煤岩石硬度检测试验装置及试验方法，能够在现场进行试验，减少工作人员工作量，方便快捷。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种煤岩石硬度检测试验装置，包括捣碎加工试验箱和初步加工试验箱，捣碎加工试验箱和初步加工试验箱均包括箱体，所述箱体一侧靠底部设有取样口，所述取样口底部设置有称重模块，所述称重模块重量信号输出端连接PLC重量信号输入端，位于取样口正上方的箱体内竖向设有试样加工通道，所述试样加工通道中部设有间歇开关的自动下料门，所述自动下料门配备有驱动气缸，所述驱动气缸受控端连接PLC下料控制端，并通过自动下料门将试样加工通道分为上下两部分；
位于自动下料门上方的试样加工通道为捣碎筒，所述捣碎筒正上方设有捣碎机构，所述捣碎机构包括卷收电机、能够伸入到捣碎筒内的电磁铁和重锤，所述卷收电机通过固定支架固定在捣碎筒上方，所述卷收电机与电磁铁之间通过牵引绳连接，所述重锤带有磁性，常态下，重锤与电磁铁之间通过重锤的磁性吸附在一起，所述电磁铁受控端连接PLC电磁铁控制端，所述电磁铁通电后的磁极与重锤磁极相同，通过电磁铁与重锤互相的排斥力掉下重锤，让重锤在重力作用下捣碎试样；所述卷收电机收放受控端连接PLC收放控制端，所述分样振动筛的振动发生器受控端连接PLC振动控制端；
其中在捣碎加工试验箱中，位于自动下料门下方的试样通道内从上至下依次设有分样振动筛和出料漏斗，所述箱体对应分样振动筛的侧壁上设有出料口，所述分样振动筛还配备有物料推出机构，物料推出机构推出受控端连接PLC推出驱动端，通过物料推出机构将停留在分样振动筛上的物料从出料口推出箱体中；所述分样振动筛的振动发生器受控端连接PLC振动输出端；所述称重模块上放有用于接料的计量筒；
在初步加工试验箱中，位于自动下料门下方的试样通道内从上至下依次设有两层振动筛和一出料漏斗，两层振动筛分别为大孔振动筛和小孔振动筛，其中大孔振动筛的筛孔直径为30mm，小孔振动筛的筛孔直径为20mm，大孔振动筛和小孔振动筛均配备有振动发生器；所述初步加工试验箱的箱体对应大孔振动筛和小孔振动筛的侧壁上均设有出料口，所述大孔振动筛和小孔振动筛均配备有物料推出机构，物料推出机构推出受控端连接PLC推出驱动端，所述大孔振动筛和小孔振动筛的振动发生器受控端均连接PLC筛选输出端；所述称重模块上放有用于回收废料的废料箱。
在初步加工试验箱中，位于自动下料门下方的试样通道内从上至下依次设有两层振动筛和一出料漏斗，两层振动筛分别为大孔振动筛和小孔振动筛，其中大孔振动筛的筛孔直径为30mm，小孔振动筛的筛孔直径为20mm，大孔振动筛和小孔振动筛均配备有振动发生器；所述初步加工试验箱的箱体对应大孔振动筛和小孔振动筛的侧壁上均设有出料口，所述大孔振动筛和小孔振动筛均配备有物料推出机构，物料推出机构推出受控端连接PLC推出驱动端，所述大孔振动筛和小孔振动筛的振动发生器受控端均连接PLC筛选输出端。
上述方案中：所述捣碎筒底部的自动下料门为滑门，所述箱体上设有供自动下料门横向滑动的滑槽，所述滑槽上垫设有减震垫。
滑门相对于铰接的门，连接稳定性更好，还能根据滑门与捣碎筒底部摩擦将残留在滑门上的样品粉末刮下，减少样品损失率，减少误差。
上述方案中：所述重锤顶部的中部向上凸设有定位凸头，所述电磁铁底部对应定位凸头设有定位凹坑。能够定位，便于重锤回到原始位置，避免由于重锤顶部与电磁铁顶部为平面而造成重锤偏移的情况发生，提高捣碎效率。
上述方案中：所述定位凹坑侧壁向外倾斜，形成下敞口状，定位凹坑底部与定位凸头顶部匹配。侧壁倾斜设置，便于回到定位凹坑底部，避免由于重锤落下时为倾斜状态而造成与电磁铁点接触，提高重锤与电磁铁之间的连接稳定性。
上述方案中：还配备有测量工具，所述测量工具包括测量尺和固定环，所述固定环外套在计量筒筒口处，所述测量尺读数较大的一端设有活塞推头，通过活塞推头伸入到计量筒内样品相抵进行测量，所述固定环向环外水平伸出两个夹持耳，所述测量尺读数较小的一端设有手推部。通过夹持耳和手推部形成模拟注射器的手部动作，能够进一步对压实计量筒内试样，减少测量误差。
上述方案中：所述固定环上还设有凸透镜，所述凸透镜正对于计量筒筒口。设置凸透镜便于读数，进一步减少测量误差。
上述方案中：所述测量尺包括平行设置的推杆和刻度尺，所述推杆和刻度尺一端连接形成一体，所述活塞推头设置在推杆另一端，所述凸透镜上开设有供刻度尺穿过的通孔。通过设置刻度尺和通孔，能够避免测量过程中测量尺倾斜的情况，进一步减少误差，提高读数精准度。
本发明还提供了一种煤岩石硬度检测试验方法，包括上述方案中的试验装置，还包括以下步骤：
S1：采样；对煤层上、中、下部各采取两块煤样；煤样采出后应及时用塑料袋或塑料纸及胶带包裹密封，使其保持自然含水状态；
S2：样品初步处理；把煤样放入初步加工试验箱中的试验通道中，通过PLC控制初步加工试验箱的重锤开始捶打，捶打完毕后，通过PLC打开自动下料门，同时驱动大孔振动筛和小孔振动筛的振动发生器产生振动，进行筛选；当PLC检测到超过1min称重模块的重量信息均未发生改变后，PLC向振动发生器发送停止振动指令；同时PLC向物料推出机构发送推出物料指令，物料推出机构将煤块从出料口推出；选取停留在小孔振动筛上的煤块，再人工称取制备好的试样50g为1份，每5份为1组，共称取3组；若煤块不足以称取足量的试样，则将停留在大孔振动筛上的煤块重新放入初步加工试验箱中的试验通道中进行捶打、筛选，直至称取足量的试样；
S3：将每份试样依次放入捣碎加工试验箱中的捣碎筒中；通过PLC控制捣碎机构开始捣碎；
S4：开始捣碎，PLC向卷收电机发送收卷驱动信号，卷收电机接收到收卷驱动信号后，开始收卷，当收卷到最高处时，卷收电机向PLC发送已完成收卷反馈信号；
S5：PLC接收到已完成收卷反馈信号后，向电磁铁发送接通指令，并开始计时和计数，电磁铁得电后，产生与重锤相同的磁极，与重锤产生相斥的磁力，使得重锤与电磁铁脱离，重锤在重力作用下自由落下，通过重锤的重力捣碎试样；
S6：当电磁铁得电10s后，PLC向卷收电机发送卷放驱动信号，卷收电机将牵引绳松开，逐渐将电磁铁放入到捣碎筒中；同时PLC向电磁铁发送断电指令，电磁铁失去磁性，当电磁铁靠近重锤时，通过重锤的磁性再次将重锤吸附在电磁铁上；
S7：当卷收电机松放至最低处时，卷收电机向PLC发送已完成松放反馈信号；PLC接收到已完成松放反馈信号后，PLC向卷收电机发送停止松放指令，卷收电机停止松放牵引绳；
S8：再重复步骤S4-S7两次，完成捣碎；
S9：PLC向自动下料门的驱动气缸发送开门指令，通过驱动气缸打开自动下料门，捣碎筒内的试样碎块全部掉落到分样振动筛上后，PLC向自动下料门的驱动气缸发送关门指令，通过驱动气缸将自动下料门关闭；
S10：重复步骤S3～S9，直至分样振动筛上有5份试样；
S11：PLC向分样振动筛的振动发生器发送开始振动指令，通过振动发生器带动分样振动筛进行筛动，被筛下的试样碎块沿着漏斗掉入到计量筒中，并通过称重模块进行称重，PLC实时向称重模块获取试样碎块的重量信息；
S12：当PLC检测到超过1min称重模块的重量信息均未发生改变后，PLC向振动发生器发送停止振动指令；同时PLC向物料推出机构发送推出物料指令，物料推出机构将位于分样振动筛上的试样从出料口推出；
S13：取下称重模块上的计量筒，人工手动轻轻敲打使其密实，再通过测量工具进行测量；
S14：先将固定环卡在计量筒上，再将测量尺伸入到计量筒中进行测量；
S15：若计量筒内的试样碎块高度L大于≥30mm时，捣碎次数n即可定为3次；重复步骤S3～S14对另两组试样进行捣碎、筛分和测量；
若L<30mm时，则该组试样作废，每份试样捣碎次数n改为5次，重复步骤S3～S14对另两组试样进行捣碎、筛分和测量，仍以每5份作1组；测得煤粉高度L；
S16：分别对3组试样进行煤的硬度进行计算，将n和L分别代入公式中；并对3组各自的f取平均值，计算结果保留2位有效数字。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：结构简洁，减少传输通道，减少样品损失，减少误差；结构紧凑，便于携带，即使在采样现场也能直接试验，能够避免样品运输过程中产生的破损或其他损失，尽可能减少误差；采用本发明中试验装置，能够直接得出用于测量的样品粉末，减少工作人员工作量，提高试验效率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明试验装置实施例一初步加工试验箱的示意图；
图2是本发明试验装置实施例一捣碎加工试验箱的示意图；
图3是图2中A处的放大示意图；
图4是本发明试验装置实施例一电磁铁底部示意图；
图5是本发明试验装置实施例一测量工具测量时的示意图；
图6是本发明试验装置实施例一固定环的俯视图；
图7是本发明试验装置实施例一初步加工试验箱的控制系统图；
图8是本发明试验装置实施例一捣碎加工试验箱的控制系统图；
图9是本发明试验装置实施例二测量工具测量时的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例一
如图1-图8所示，一种煤岩石硬度检测试验装置，包括捣碎加工试验箱和初步加工试验箱，捣碎加工试验箱和初步加工试验箱均包括箱体1，箱体1一侧靠底部设有取样口1c。取样口1c底部设置有称重模块12，称重模块12重量信号输出端连接PLC重量信号输入端。称重模块12上放有用于接料的计量筒8，位于取样口1c正上方的箱体1内竖向设有试样加工通道。试样加工通道中部设有间歇开关的自动下料门3，自动下料门3配备有驱动气缸4，驱动气缸4受控端连接PLC下料控制端，并通过自动下料门3将试样加工通道分为上下两部分。
位于自动下料门3上方的试样加工通道内设捣碎筒1b，捣碎筒1b正上方设有捣碎机构。捣碎机构包括卷收电机2a、能够伸入到捣碎筒1b内的电磁铁2b和重锤2c。卷收电机2a通过固定支架1a固定在捣碎筒1b上方，卷收电机2a与电磁铁2b之间通过牵引绳连接。重锤2c带有磁性，常态下，重锤2c与电磁铁2b之间通过重锤2c的磁性吸附在一起。电磁铁2b受控端连接PLC电磁铁2b控制端，电磁铁2b通电后的磁极与重锤2c磁极相同，通过电磁铁2b产生与重锤2c互相的排斥力脱离吸附，使得重锤2c自由落下，让重锤2c在重力作用下捣碎试样。卷收电机2a收放受控端连接PLC收放控制端，分样振动筛5的振动发生器6受控端连接PLC振动控制端。
其中，在捣碎加工试验箱中，位于自动下料门3下方的试样通道内从上至下依次设有分样振动筛5和出料漏斗7。箱体1对应分样振动筛5的侧壁上设有出料口1d，分样振动筛5还配备有物料推出机构15。物料推出机构15推出受控端连接PLC推出驱动端，通过物料推出机构15将停留在分样振动筛5上的物料从出料口1d推出箱体1中；分样振动筛5的振动发生器6受控端连接PLC振动输出端，所述称重模块12上放有用于接料的计量筒8。
在初步加工试验箱中，位于自动下料门3下方的试样通道内从上至下依次设有两层振动筛和一出料漏斗7，两层振动筛分别为大孔振动筛14和小孔振动筛13，大孔振动筛14位于小孔振动筛13上方，其中大孔振动筛14的筛孔直径为30mm，小孔振动筛13的筛孔直径为20mm，大孔振动筛14和小孔振动筛13均配备有振动发生器6；所述初步加工试验箱的箱体1对应大孔振动筛14和小孔振动筛13的侧壁上均设有出料口1d，所述大孔振动筛14和小孔振动筛13均配备有物料推出机构15，物料推出机构15推出受控端连接PLC推出驱动端，所述大孔振动筛14和小孔振动筛13的振动发生器6受控端均连接PLC筛选输出端；所述称重模块12上放有用于回收废料的废料箱16。
初步加工试验箱和捣碎加工试验箱各自独立，不会造成影响，配合其各自的PLC，独立形成一个系统，不会产生干扰。
最好是，捣碎筒1b底部的自动下料门3为滑门，箱体1上设有供自动下料门3横向滑动的滑槽，滑槽上垫设有减震垫。
最好是，重锤2c顶部的中部向上凸设有定位凸头2e，电磁铁2b底部对应定位凸头2e设有定位凹坑2d。
位于便于电磁铁2b回到原位，定位凹坑2d侧壁向外倾斜，形成下敞口状，定位凹坑2d底部与定位凸头2e顶部匹配。
其中，还配备有测量工具，测量工具包括测量尺10和固定环9，固定环9外套在计量筒8筒口处，测量尺10读数较大的一端设有活塞推头10a，通过活塞推头10a伸入到计量筒8内样品相抵进行测量，固定环9向环外水平伸出两个夹持耳9b，测量尺读数较小的一端设有手推部11，通过固定环9和测量尺10，在测量计量筒内样品高度时，能够形成模拟打针注射时的动作，进一步对计量筒内进行。
为了便于读数，最好是，固定环9上还设有凸透镜9a，凸透镜9a正对于计量筒8筒口。
实施例二
如图9所示，本实施例与实施例一的区别在于，测量尺10包括平行设置的推杆10b和刻度尺10c，推杆10b和刻度尺10c一端连接形成一体，活塞推头10a设置在推杆10b另一端，凸透镜9a上开设有供刻度尺10c穿过的通孔。通过通孔和刻度尺10c能够避免推杆在推动是产生倾斜，同时，能够使得刻度尺10c的刻度正对凸透镜9a，便于读数。
本发明还提供了一种煤岩石硬度检测试验方法，包括上述方案中的试验装置，还包括以下步骤：
S1：采样；对煤层上、中、下部各采取两块煤样；煤样采出后应及时用塑料袋或塑料纸及胶带包裹密封，使其保持自然含水状态；
S2：样品初步处理；把煤样放入初步加工试验箱中的试验通道中，通过PLC控制初步加工试验箱的重锤开始捶打，捶打完毕后，通过PLC打开自动下料门3，同时驱动大孔振动筛14和小孔振动筛13的振动发生器6产生振动，进行筛选；当PLC检测到超过1min称重模块12的重量信息均未发生改变后，PLC向振动发生器6发送停止振动指令；同时PLC向物料推出机构15发送推出物料指令，物料推出机构15将煤块从出料口1d推出；选取停留在小孔振动筛13上的煤块，再人工称取制备好的试样50g为1份，每5份为1组，共称取3组；若煤块不足以称取足量的试样，则将停留在大孔振动筛14上的煤块重新放入初步加工试验箱中的试验通道中进行捶打、筛选，直至称取足量的试样；
S2-1：开始捣碎，PLC向卷收电机2a发送收卷驱动信号，卷收电机2a接收到收卷驱动信号后，开始收卷，当收卷到最高处时，卷收电机2a向PLC发送已完成收卷反馈信号；
S2-2：PLC接收到已完成收卷反馈信号后，向电磁铁2b发送接通指令，并开始计时和计数，电磁铁2b得电后，产生与重锤2c相同的磁极，与重锤2c产生相斥的磁力，使得重锤2c与电磁铁2b脱离，重锤2c在重力作用下自由落下，通过重锤2c的重力捣碎试样；
S2-3：当电磁铁2b得电10s后，PLC向卷收电机2a发送卷放驱动信号，卷收电机2a将牵引绳松开，逐渐将电磁铁2b放入到捣碎筒1b中；同时PLC向电磁铁2b发送断电指令，电磁铁2b失去磁性，当电磁铁2b靠近重锤2c时，通过重锤2c的磁性再次将重锤2c吸附在电磁铁2b上；
S2-4：当卷收电机2a松放至最低处时，卷收电机2a向PLC发送已完成松放反馈信号；PLC接收到已完成松放反馈信号后，PLC向卷收电机2a发送停止松放指令，卷收电机2a停止松放牵引绳；
PLC向自动下料门3的驱动气缸4发送开门指令，通过驱动气缸4打开自动下料门3，捣碎筒1b内的试样碎块全部掉落到大孔振动筛14上后，PLC向自动下料门3的驱动气缸4发送关门指令，通过驱动气缸4将自动下料门3关闭；
S2-5：PLC向大孔振动筛14和小孔振动筛13的振动发生器6发送开始振动指令，通过振动发生器6带动大孔振动筛14和小孔振动筛13进行筛动，被筛下的试样碎块沿着漏斗7掉入到废料箱16中，并通过称重模块12进行称重，PLC实时向称重模块12获取重量信息；
S2-6：当PLC检测到超过1min称重模块12的重量信息均未发生改变后，PLC向大孔振动筛14和小孔振动筛13的振动发生器6发送停止振动指令；同时PLC向物料推出机构15发送推出物料指令，物料推出机构15将位于大孔振动筛14和小孔振动筛13上的煤块从出料口1d中推出；
S2-7：选取停留在小孔振动筛13上的煤块，即介于20mm～30mm之间的煤块，再人工称取制备好的试样50g为1份，每5份为1组，共称取3组；若煤块不足以称取足量的试样，则将停留在大孔振动筛14上的煤块重新放入初步加工试验箱中的试验通道中进行捶打、筛选，直至称取足量的试样；
S3：将每份试样依次放入捣碎加工试验箱中的捣碎筒1b中；通过PLC控制捣碎机构开始捣碎；
S4：开始捣碎，PLC向卷收电机2a发送收卷驱动信号，卷收电机2a接收到收卷驱动信号后，开始收卷，当收卷到最高处时，卷收电机2a向PLC发送已完成收卷反馈信号；
S5：PLC接收到已完成收卷反馈信号后，向电磁铁2b发送接通指令，并开始计时和计数，电磁铁2b得电后，产生与重锤2c相同的磁极，与重锤2c产生相斥的磁力，使得重锤2c与电磁铁2b脱离，重锤2c在重力作用下自由落下，通过重锤2c的重力捣碎试样；
S6：当电磁铁2b得电10s后，PLC向卷收电机2a发送卷放驱动信号，卷收电机2a将牵引绳松开，逐渐将电磁铁2b放入到捣碎筒1b中；同时PLC向电磁铁2b发送断电指令，电磁铁2b失去磁性，当电磁铁2b靠近重锤2c时，通过重锤2c的磁性再次将重锤2c吸附在电磁铁2b上；
S7：当卷收电机2a松放至最低处时，卷收电机2a向PLC发送已完成松放反馈信号；PLC接收到已完成松放反馈信号后，PLC向卷收电机2a发送停止松放指令，卷收电机2a停止松放牵引绳；
S8：再重复步骤S4-S7两次，完成捣碎；
S9：PLC向自动下料门3的驱动气缸4发送开门指令，通过驱动气缸4打开自动下料门3，捣碎筒1b内的试样碎块全部掉落到分样振动筛5上后，PLC向自动下料门3的驱动气缸4发送关门指令，通过驱动气缸4将自动下料门3关闭；
S10：重复步骤S3～S9，直至分样振动筛5上有5份试样；
S11：PLC向分样振动筛5的振动发生器6发送开始振动指令，通过振动发生器6带动分样振动筛5进行筛动，被筛下的试样碎块沿着漏斗7掉入到计量筒8中，并通过称重模块12进行称重，PLC实时向称重模块12获取试样碎块的重量信息；
S12：当PLC检测到超过1min称重模块12的重量信息均未发生改变后，PLC向振动发生器6发送停止振动指令；同时PLC向物料推出机构15发送推出物料指令，物料推出机构15将位于分样振动筛5上的试样从出料口1d推出；
S13：取下称重模块12上的计量筒8，人工手动轻轻敲打使其密实，再通过测量工具进行测量；
S14：先将固定环卡在计量筒8上，再将测量尺伸入到计量筒8中进行测量；
S15：若计量筒8内的试样碎块高度L大于≥30mm时，捣碎次数n即可定为3次；重复步骤S3～S14对另两组试样进行捣碎、筛分和测量；
若L<30mm时，则该组试样作废，每份试样捣碎次数n改为5次，重复步骤S3～S14对另两组试样进行捣碎、筛分和测量，仍以每5份作1组；测得煤粉高度L；
S16：分别对3组试样进行煤的硬度进行计算，将n和L分别代入公式
Figure BDA0002635396810000121
中；并对3组各自的f取平均值，计算结果保留2位有效数字。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种煤岩石硬度检测试验装置，其特征在于：包括捣碎加工试验箱和初步加工试验箱，捣碎加工试验箱和初步加工试验箱均包括箱体(1)，所述箱体(1)一侧靠底部设有取样口(1c)，所述取样口(1c)底部设置有称重模块(12)，所述称重模块(12)重量信号输出端连接PLC重量信号输入端，位于取样口(1c)正上方的箱体(1)内竖向设有试样加工通道，所述试样加工通道中部设有间歇开关的自动下料门(3)，所述自动下料门(3)配备有驱动气缸(4)，所述驱动气缸(4)受控端连接PLC下料控制端，并通过自动下料门(3)将试样加工通道分为上下两部分；
位于自动下料门(3)上方的试样加工通道内设捣碎筒(1b)，所述捣碎筒(1b)正上方设有捣碎机构，所述捣碎机构包括卷收电机(2a)、能够伸入到捣碎筒(1b)内的电磁铁(2b)和重锤(2c)，所述卷收电机(2a)通过固定支架(1a)固定在捣碎筒(1b)上方，所述卷收电机(2a)与电磁铁(2b)之间通过牵引绳连接，所述重锤(2c)带有磁性，常态下，重锤(2c)与电磁铁(2b)之间通过重锤(2c)的磁性吸附在一起，所述电磁铁(2b)受控端连接PLC电磁铁(2b)控制端，所述电磁铁(2b)通电后的磁极与重锤(2c)磁极相同，通过电磁铁(2b)与重锤(2c)互相的排斥力掉下重锤(2c)，让重锤(2c)在重力作用下捣碎试样；所述卷收电机(2a)收放受控端连接PLC收放控制端；
其中在捣碎加工试验箱中，位于自动下料门(3)下方的试样通道内从上至下依次设有分样振动筛(5)和出料漏斗(7)，所述箱体(1)对应分样振动筛(5)的侧壁上设有出料口(1d)，所述分样振动筛(5)还配备有物料推出机构(15)，物料推出机构(15)推出受控端连接PLC推出驱动端，通过物料推出机构(15)将停留在分样振动筛(5)上的物料从出料口(1d)推出箱体(1)中；所述分样振动筛(5)的振动发生器(6)受控端连接PLC振动输出端，所述称重模块(12)上放有用于接料的计量筒(8)；
在初步加工试验箱中，位于自动下料门(3)下方的试样通道内从上至下依次设有两层振动筛和一出料漏斗(7)，两层振动筛依次为大孔振动筛(14)和小孔振动筛(13)，其中大孔振动筛(14)的筛孔直径为30mm，小孔振动筛(13)的筛孔直径为20mm，大孔振动筛(14)和小孔振动筛(13)均配备有振动发生器(6)；所述初步加工试验箱的箱体(1)对应大孔振动筛(14)和小孔振动筛(13)的侧壁上均设有出料口(1d)，所述大孔振动筛(14)和小孔振动筛(13)均配备有物料推出机构(15)，物料推出机构(15)推出受控端连接PLC推出驱动端，所述大孔振动筛(14)和小孔振动筛(13)的振动发生器(6)受控端均连接PLC筛选输出端；所述称重模块(12)上放有用于回收废料的废料箱(16)。
2.根据权利要求1所述的一种煤岩石硬度检测试验装置，其特征在于：所述捣碎筒(1b)底部的自动下料门(3)为滑门，所述箱体(1)上设有供自动下料门(3)横向滑动的滑槽，所述滑槽上垫设有减震垫。
3.根据权利要求1所述的一种煤岩石硬度检测试验装置，其特征在于：所述重锤(2c)顶部的中部设有向上凸起的定位凸头(2e)，所述电磁铁(2b)底部对应定位凸头(2e)设有定位凹坑(2d)。
4.根据权利要求3所述的一种煤岩石硬度检测试验装置，其特征在于：所述定位凹坑(2d)侧壁向外倾斜，形成下敞口状，定位凹坑(2d)底部与定位凸头(2e)顶部匹配。
5.根据权利要求1所述的一种煤岩石硬度检测试验装置，其特征在于：还配备有测量工具，所述测量工具包括测量尺(10)和固定环(9)，所述固定环(9)外套在计量筒(8)筒口处，所述测量尺(10)读数较大的一端设有活塞推头(10a)，通过活塞推头(10a)伸入到计量筒(8)内样品相抵进行测量，所述固定环(9)向环外水平伸出两个夹持耳(9b)，所述测量尺读数较小的一端设有手推部(11)。
6.根据权利要求5所述的一种煤岩石硬度检测试验装置，其特征在于：所述固定环(9)上还设有凸透镜(9a)，所述凸透镜(9a)正对于计量筒(8)筒口。
7.根据权利要求6所述的一种煤岩石硬度检测试验装置，其特征在于：所述测量尺(10)包括平行设置的推杆(10b)和刻度尺(10c)，所述推杆(10b)和刻度尺(10c)一端连接形成一体，所述活塞推头(10a)设置在推杆(10b)另一端，所述凸透镜(9a)上开设有供刻度尺(10c)穿过的通孔。
8.一种煤岩石硬度检测试验方法，包括权利要求1-7任意一项权利要求所述的试验装置，其特征在于：还包括以下步骤：
S1：采样；对煤层上、中、下部各采取两块煤样；煤样采出后应及时用塑料袋或塑料纸及胶带包裹密封，使其保持自然含水状态；
S2：样品初步处理；把煤样放入初步加工试验箱中的试验通道中，通过PLC控制初步加工试验箱的重锤开始捶打，捶打完毕后，通过PLC打开自动下料门(3)，同时驱动大孔振动筛(14)和小孔振动筛(13)的振动发生器(6)产生振动，进行筛选；当PLC检测到超过1min称重模块(12)的重量信息均未发生改变后，PLC向振动发生器(6)发送停止振动指令；同时PLC向物料推出机构(15)发送推出物料指令，物料推出机构(15)将煤块从出料口(1d)推出；选取停留在小孔振动筛(13)上的煤块，再人工称取制备好的试样50g为1份，每5份为1组，共称取3组；若煤块不足以称取足量的试样，则将停留在大孔振动筛(14)上的煤块重新放入初步加工试验箱中的试验通道中进行捶打、筛选，直至称取足量的试样；
S3：将每份试样依次放入捣碎加工试验箱中的捣碎筒(1b)中；通过PLC控制捣碎机构开始捣碎；
S4：开始捣碎，PLC向卷收电机(2a)发送收卷驱动信号，卷收电机(2a)接收到收卷驱动信号后，开始收卷，当收卷到最高处时，卷收电机(2a)向PLC发送已完成收卷反馈信号；
S5：PLC接收到已完成收卷反馈信号后，向电磁铁(2b)发送接通指令，并开始计时和计数，电磁铁(2b)得电后，产生与重锤(2c)相同的磁极，与重锤(2c)产生相斥的磁力，使得重锤(2c)与电磁铁(2b)脱离，重锤(2c)在重力作用下自由落下，通过重锤(2c)的重力捣碎试样；
S6：当电磁铁(2b)得电10s后，PLC向卷收电机(2a)发送卷放驱动信号，卷收电机(2a)将牵引绳松开，逐渐将电磁铁(2b)放入到捣碎筒(1b)中；同时PLC向电磁铁(2b)发送断电指令，电磁铁(2b)失去磁性，当电磁铁(2b)靠近重锤(2c)时，通过重锤(2c)的磁性再次将重锤(2c)吸附在电磁铁(2b)上；
S7：当卷收电机(2a)松放至最低处时，卷收电机(2a)向PLC发送已完成松放反馈信号；PLC接收到已完成松放反馈信号后，PLC向卷收电机(2a)发送停止松放指令，卷收电机(2a)停止松放牵引绳；
S8：再重复步骤S4-S7两次，完成捣碎；
S9：PLC向自动下料门(3)的驱动气缸(4)发送开门指令，通过驱动气缸(4)打开自动下料门(3)，捣碎筒(1b)内的试样碎块全部掉落到分样振动筛(5)上后，PLC向自动下料门(3)的驱动气缸(4)发送关门指令，通过驱动气缸(4)将自动下料门(3)关闭；
S10：重复步骤S3～S9，直至分样振动筛(5)上有5份试样；
S11：PLC向分样振动筛(5)的振动发生器(6)发送开始振动指令，通过振动发生器(6)带动分样振动筛(5)进行筛动，被筛下的试样碎块沿着漏斗(7)掉入到计量筒(8)中，并通过称重模块(12)进行称重，PLC实时向称重模块(12)获取试样碎块的重量信息；
S12：当PLC检测到超过1min称重模块(12)的重量信息均未发生改变后，PLC向振动发生器(6)发送停止振动指令；同时PLC向物料推出机构(15)发送推出物料指令，物料推出机构(15)将位于分样振动筛(5)上的试样从出料口(1d)推出；
S13：取下称重模块(12)上的计量筒(8)，人工手动轻轻敲打使其密实，再通过测量工具进行测量；
S14：先将固定环卡在计量筒(8)上，再将测量尺伸入到计量筒(8)中进行测量；
S15：若计量筒(8)内的试样碎块高度L大于≥30mm时，捣碎次数n即可定为3次；重复步骤S3～S14对另两组试样进行捣碎、筛分和测量；
若L<30mm时，则该组试样作废，每份试样捣碎次数n改为5次，重复步骤S3～S14对另两组试样进行捣碎、筛分和测量，仍以每5份作1组；测得煤粉高度L；
S16：分别对3组试样进行煤的硬度进行计算，将n和L分别代入公式f＝20n L中；并对3组各自的f取平均值，计算结果保留2位有效数字。
CN202010823752.3A 2020-08-17 2020-08-17 一种煤岩石硬度检测试验装置及试验方法 Active CN112229745B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010823752.3A CN112229745B (zh) 2020-08-17 2020-08-17 一种煤岩石硬度检测试验装置及试验方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010823752.3A CN112229745B (zh) 2020-08-17 2020-08-17 一种煤岩石硬度检测试验装置及试验方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112229745A true CN112229745A (zh) 2021-01-15
CN112229745B CN112229745B (zh) 2022-07-15

Family

ID=74115627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010823752.3A Active CN112229745B (zh) 2020-08-17 2020-08-17 一种煤岩石硬度检测试验装置及试验方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112229745B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113245023A (zh) * 2021-05-08 2021-08-13 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 一种煤坚固性系数测定自动实验装置及测定方法
CN113289747A (zh) * 2021-05-10 2021-08-24 中煤科工集团重庆研究院有限公司 基于三浦折叠利用爆破冲击波排除拱顶危石的装置
CN113600267A (zh) * 2021-07-12 2021-11-05 河南理工大学 一种煤的坚固性系数测定破碎装置及破碎方法
CN113814027A (zh) * 2021-09-30 2021-12-21 北京大学 一种岩石破碎系统
CN117420037A (zh) * 2023-07-20 2024-01-19 云南滇东雨汪能源有限公司 一种采煤工作面用煤的硬度检测系统及装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4974443A (en) * 1987-10-28 1990-12-04 Korber Ag Method of and apparatus for ascertaining the hardness of cigarettes and the like
US20040014234A1 (en) * 2002-05-29 2004-01-22 Hiroshi Uchihara Contained oxygen analyzing apparatus and contained analyzing method
US20080190327A1 (en) * 2007-02-14 2008-08-14 Ramme Bruce W Separation Of Cenospheres From Fly Ash
CN202330193U (zh) * 2011-11-23 2012-07-11 河南理工大学 一种煤体坚固性系数测定装置
CN103674739A (zh) * 2012-09-24 2014-03-26 中国石油化工股份有限公司 一种泥页岩脆裂性质的实验装置及其实验分析方法
CN203672731U (zh) * 2013-12-18 2014-06-25 西安科技大学 一种煤岩坚固性系数的测定装置
US20140260527A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Brigham Young University Method and system for structural integrity assessment
CN107894497A (zh) * 2017-11-06 2018-04-10 中煤科工集团重庆研究院有限公司 煤的坚固性系数井下快速测定方法
CN108176580A (zh) * 2017-12-27 2018-06-19 国电甘肃电力有限公司兰州范坪热电厂 智能化全自动煤炭筛分试验装置
CN110763601A (zh) * 2019-11-21 2020-02-07 上海烟草集团有限责任公司 一种烟丝筛分仪及烟丝结构分布测定方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4974443A (en) * 1987-10-28 1990-12-04 Korber Ag Method of and apparatus for ascertaining the hardness of cigarettes and the like
US20040014234A1 (en) * 2002-05-29 2004-01-22 Hiroshi Uchihara Contained oxygen analyzing apparatus and contained analyzing method
US20080190327A1 (en) * 2007-02-14 2008-08-14 Ramme Bruce W Separation Of Cenospheres From Fly Ash
CN202330193U (zh) * 2011-11-23 2012-07-11 河南理工大学 一种煤体坚固性系数测定装置
CN103674739A (zh) * 2012-09-24 2014-03-26 中国石油化工股份有限公司 一种泥页岩脆裂性质的实验装置及其实验分析方法
US20140260527A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Brigham Young University Method and system for structural integrity assessment
CN203672731U (zh) * 2013-12-18 2014-06-25 西安科技大学 一种煤岩坚固性系数的测定装置
CN107894497A (zh) * 2017-11-06 2018-04-10 中煤科工集团重庆研究院有限公司 煤的坚固性系数井下快速测定方法
CN108176580A (zh) * 2017-12-27 2018-06-19 国电甘肃电力有限公司兰州范坪热电厂 智能化全自动煤炭筛分试验装置
CN110763601A (zh) * 2019-11-21 2020-02-07 上海烟草集团有限责任公司 一种烟丝筛分仪及烟丝结构分布测定方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.K.ANSARI 等: "Correlation between Schmidt hardness and coefficient of restitution of rocks", 《JOURNAL OF AFRICAN EARTH SCIENCES》 *
姜浩 等: "井下选择性破碎筛分机的试验研究", 《矿山机械》 *
杜自彬 等: "大型砂石骨料加工工艺和设备探讨", 《矿山机械》 *
胡杰: "粉碎法快速测定煤的坚固性系数实验探究", 《矿业安全与环保》 *
赵旭生 等: "深部煤体煤的坚固性系数快速测定原理及其应用", 《煤炭学报》 *
邓理 等: "岩石可钻性评价方法研究新进展", 《钻采工艺》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113245023A (zh) * 2021-05-08 2021-08-13 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 一种煤坚固性系数测定自动实验装置及测定方法
CN113289747A (zh) * 2021-05-10 2021-08-24 中煤科工集团重庆研究院有限公司 基于三浦折叠利用爆破冲击波排除拱顶危石的装置
CN113600267A (zh) * 2021-07-12 2021-11-05 河南理工大学 一种煤的坚固性系数测定破碎装置及破碎方法
CN113600267B (zh) * 2021-07-12 2023-09-26 河南理工大学 一种煤的坚固性系数测定破碎装置及破碎方法
CN113814027A (zh) * 2021-09-30 2021-12-21 北京大学 一种岩石破碎系统
CN117420037A (zh) * 2023-07-20 2024-01-19 云南滇东雨汪能源有限公司 一种采煤工作面用煤的硬度检测系统及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112229745B (zh) 2022-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112229745B (zh) 一种煤岩石硬度检测试验装置及试验方法
WO2018227676A1 (zh) 一种实时测量突水过程中颗粒流失的试验系统及方法
CN206184526U (zh) 一种泥土颗粒粒径碾压筛分装置
CN106443484A (zh) 锂电池来料检测装置
CN110567665A (zh) 一种针对铁路振动源的减隔振模型试验装置
CN109827730A (zh) 网壳结构模型实验装置
CN108827717B (zh) 一种地下水水位测量和定深取样的装置及方法
CN2391695Y (zh) 精煤矸石分选机
CN204365589U (zh) 一种往复式多层电动筛分机
CN204575289U (zh) 箱包振荡冲击试验机
CN206774044U (zh) 一种新型高中物理力学实验装置
CN107876431A (zh) 一种双层大米色选机
CN205926266U (zh) 直线振动筛
CN110244346A (zh) 一种采用地震找矿法的便于运输的冲击装置
CN209141197U (zh) 一种废旧塑料的筛选装置
CN201516419U (zh) 打火机零件筛排装置
CN212856596U (zh) 一种土工试验用筛分装置
CN208373548U (zh) 一种旋振筛用自动出料装置
CN108927325B (zh) 一种矿物质筛分装置
CN109540627A (zh) 一种煤质在线分析装置
CN205138933U (zh) 一种筑坝料级配检测装置
CN206199687U (zh) 一种散土体颗粒离心筛分装置
CN209525162U (zh) 一种煤质在线分析装置
CN114192397B (zh) 实现超耐候涂料粒块状原料径分级振动的筛料装置
CN214778307U (zh) 一种核酸检测仪设备底柜

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant