CN112345731A - 一种模拟煤矿采掘面破煤产尘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟煤矿采掘面破煤产尘装置，属于煤矿粉尘防控基础研究领域。一种模拟煤矿采掘面破煤产尘装置，包括：工作台、电动机、传动轴、钻头和十字滑块机构；所述工作台包括支架和台面板；所述支架的底部倾斜固定安装固定板，所述固定板上固定安装电动机；所述台面板的上端固定安装两个平行的立板；与现有技术相比，本申请的一种模拟煤矿采掘面破煤产尘装置，先通过改变截齿角度、截齿包络线密度以及截齿与煤体轴向或切向作用力大小，能够从多种方式产生尘源，接着通过改变钻头的形状，从而完成垂直掘进凿煤岩和水平割煤的状态切换，方便实验员研究产尘源的产尘特性。此外实验结束时，钻头还能进行降尘处理。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿粉尘防控基础研究领域，具体涉及一种模拟煤矿采掘面破煤产尘装置。
背景技术
随着矿井开采强度和机械化程度的不断提高，煤矿粉尘产生量不断增大，尤其是采掘工作面占煤矿井下产尘量90％以上，严重影响着煤矿的安全生产和煤矿井下工人的身体健康。目前，由于煤矿粉尘导致的尘肺病人越来越多，尘肺病不仅给煤矿工人及其家人带来了极大的痛苦和灾难，同时也给企业和国家造成了巨大的经济损失。因此，粉尘问题成为当今煤矿亟徃解决的科学难题之一。有效控制采掘作业粉尘，应推进“源头”治理技术研究，掌握煤矿采掘面产尘机理是有效防控粉尘的前提。
目前，煤矿井下粉尘防控技术有主要“控”、“降”、“除”、“捕”等。这些粉尘防治技术均是粉尘产生后采取的被动防治措施，并未从源头上进行粉尘控制，其防控效果并不理想。
因此，源头治理粉尘技术是粉尘防治的基础和关键，而掌握源头的产尘机理是源头粉尘治理技术前提，本发明是一种模拟煤矿采掘面破煤产尘实验装置，是一种研究源头产尘机理的实验装置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种模拟煤矿采掘面破煤产尘装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种模拟煤矿采掘面破煤产尘装置，包括：工作台、电动机、传动轴、钻头和十字滑块机构；
所述工作台包括支架和台面板；所述支架的底部倾斜固定安装固定板，所述固定板上固定安装电动机；所述台面板的上端固定安装两个平行的立板；所述立板的上端均固定安装轴承支架；所述传动轴穿过所述轴承支架；所述传动轴和所述轴承支架之间固定安装轴承；所述传动轴和所述电动机均固定安装传动轮；所述传动轮通过皮带连接；所述十字滑块机构固定安装在所述台面板靠近所述钻头的一端；
所述钻头包括截齿、固定柱一、固定柱二和半球；所述固定柱一靠近所述传动轴的一端形成盲孔；所述固定柱一在所述盲孔内与所述传动轴通过螺钉连接，所述固定柱二与所述固定柱一固定安装；所述半球与所述固定柱二可拆卸式地固定安装；所述固定柱二和所述半球的外壁均形成螺纹孔；所述螺纹孔在所述固定柱二的外壁圆周分布；所述半球的外壁填充式布置所述螺纹孔；所述螺纹孔的内部可拆卸式地固定安装截齿；所述固定柱一的外壁形成通孔；所述通孔与所述盲孔连通，所述通孔的内部转动连接盖板，所述盖板靠近所述盲孔的一侧固定安装水管和摆杆，所述传动轴的内部滑动连接管道；所述管道与所述水管连通，所述管道远离所述传动轴的一端连接水泵，所述管道靠近所述盲孔的一端固定安装封板；所述封板与连杆铰接，所述连杆远离所述封板的一端与所述摆杆铰接。
进一步地，所述十字滑块机构包括上滑轨、煤样固定架和下滑轨；所述下滑轨固定安装所述台面板的上端；所述下滑轨包括底座、滑块、螺杆和手柄；所述底座的上端形成空腔；所述滑块与所述底座滑动连接；所述滑块的移动方向与所述传动轴的轴线方向相同；所述螺杆与所述底座转动连接；所述滑块在所述空腔的内部形成凸台；所述螺杆与所述凸台螺纹连接；所述手柄固定安装在所述螺杆远离所述底座的一侧；所述上滑轨与所述下滑轨的结构相同；所述上滑轨固定安装在所述下滑轨的上端；所述上滑轨的滑块移动方向与所述传动轴的轴线方向垂直；所述煤样固定架固定安装在所述上滑块的上端。
进一步地，所述传动轴在所述轴承支架之间固定安装惯性轮。
进一步地，所述轴承支架和所述立板之间至少固定安装三个垫块。
进一步地，所述管道与所述水泵之间固定安装旋转接头。
本发明的有益效果：
本发明的一种模拟煤矿采掘面破煤产尘装置，先通过改变截齿角度、截齿包络线密度以及截齿与煤体轴向或切向作用力大小，能够从多种方式产生尘源，接着通过改变钻头的形状，从而完成垂直掘进凿煤岩和水平割煤的状态的切换，方便实验员研究产尘源的产尘特性。此外实验结束时，钻头还能进行降尘处理。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本申请的立体结构示意图；
图2为本申请的工作台结构示意图；
图3为本申请的钻头结构示意图；
图4为本申请的十字滑块机构示意图。
图中各标号对应的部件如下：
1、工作台；2、支架；3、台面板；4、固定板；5、立板；6、电动机；7、轴承支架；8、传动轴；9、传动轮；10、钻头；11、截齿；12、固定柱一；13、螺纹孔；14、固定柱二；15、半球；16、盖板；17、摆杆；18、连杆；19、水管；20、管道；21、十字滑块机构；22、下滑轨；23、底座；24、滑块；25、螺杆；26、手柄；27、凸台；28、煤样固定架；29、上滑轨；30、惯性轮；31、封板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
如图1和2所示，一种模拟煤矿采掘面破煤产尘装置，包括：工作台1、电动机6、传动轴8、钻头10和十字滑块机构21；工作台1包括支架2和台面板3；支架2的底部倾斜固定安装固定板4，固定板4上固定安装电动机6；台面板3的上端固定安装两个平行的立板5；立板5的上端均固定安装轴承支架7；传动轴8穿过轴承支架7；传动轴8和轴承支架7之间固定安装轴承；传动轴8和电动机6均固定安装传动轮9；传动轮9通过皮带连接；十字滑块机构21固定安装在台面板3靠近钻头10的一端；
如图3所示，钻头10包括截齿11、固定柱一12、固定柱二14和半球15；固定柱一12靠近传动轴8的一端形成盲孔；固定柱一12在盲孔内与传动轴8通过螺钉连接，固定柱二14与固定柱一12固定安装；半球15与固定柱二14可拆卸式地固定安装；固定柱二14和半球15的外壁均形成螺纹孔13；螺纹孔13在固定柱二14的外壁圆周分布；半球15的外壁填充式布置螺纹孔13；螺纹孔13的内部可拆卸式地固定安装截齿11；固定柱一12的外壁形成通孔；通孔与盲孔连通，通孔的内部转动连接盖板16，盖板16靠近盲孔的一侧固定安装水管19和摆杆17，传动轴8的内部滑动连接管道20；管道20与水管19连通，管道20远离传动轴8的一端连接水泵，管道20靠近盲孔的一端固定安装封板31；封板31与连杆18铰接，连杆18远离封板31的一端与摆杆17铰接。
由于源头治理粉尘技术是粉尘防治的基础和关键，而掌握源头的产尘机理是源头粉尘治理技术前提，本发明是一种模拟煤矿采掘面破煤产尘实验装置，是一种研究源头产尘机理的实验装置。下面说明本发明的工作原理，如图1所示，工作台1作为实验的平台装有电动机6、传动轴8、钻头10和十字滑块机构21。传动轴8的前端固定安装钻头10，传动轴8上又装有轴承，轴承装在轴承支架7上，然后固定安装在工作台1上端的立板5上；电动机6装在工作台1的固定板4上，电动机6和传动轴8均固定安装传动轮9，然后通过皮带进行连接；由于固定板4和工作台1是倾斜固定的，调节电动机6在固定板4的位置可以改变皮带与传动轮9凹槽的咬合松紧度，从而提高传动效率。十字滑块机构21用于固定安装煤块，十字滑块机构21能够驱动煤块向钻头10方向移动和与钻头10垂直方向移动，从而实现垂直掘进凿煤岩和水平割煤的模拟试验。
由于垂直掘进凿煤岩和水平割煤使用的钻头10类型，为了方便研究，如图3所示，将钻头10拆分截齿11、固定柱一12、固定柱二14和半球15四个部分；固定柱一12上开盲孔，传动轴8插入盲孔，通过螺钉将固定柱一12与传动轴8连接成一体，固定柱二14与固定柱一12通过螺纹连接成一体，半球15也是通过螺纹的方式与固定柱二14连接成一体；固定柱二14和半球15的外壁均形成螺纹孔13；螺纹孔13在固定柱二14的外壁圆周分布；半球15的外壁填充式布置螺纹孔13；螺纹孔13内可拆卸式地固定安装截齿11；为了便于研究煤矿开采的产尘机理，截齿11有多个尺寸和角度。在进行水平割煤时，将半球15拆除；在进行垂直掘进凿煤岩时，将半球15装上；从而起到快速切换钻头10的作用，提高实验的效率；由于截齿11与固定柱二14、半球15是螺纹连接的，且截齿11的种类很多，可以通过改变截齿11角度、截齿11包络线密度以及截齿11与煤体轴向或切向作用力大小，从而更好的研究产尘源的产尘特性。
在实验结束时，需要进行除尘操作，所以在传动轴8的内部安装管道20，管道20的前端被封板31封住，管道20的后端与水泵连接；固定柱一12的外壁开通孔与盲孔连通，在通孔内铰接一个盖板16，盖板16上装有水管19，水管19与管道20通过类似波纹管、皮管等柔性管连通；盖板16固定安装摆杆17，摆杆17和盖板16通过连杆18连接，连杆18与摆杆17和盖板16均铰接；当时实验结束时，推动管道20向盲孔底部移动，管道20通过驱动连杆18从而使得盖板16旋转，使得水管19从固定柱一12中露出，接着启动水泵对管道20进行送水，进行降尘以及对工作台1清洁。
进一步地，如图4所示，十字滑块机构21包括上滑轨29、煤样固定架28和下滑轨22；下滑轨22固定安装台面板3的上端；下滑轨22包括底座23、滑块24、螺杆25和手柄26；底座23的上端形成空腔；滑块24与底座23滑动连接；滑块24的移动方向与传动轴8的轴线方向相同；螺杆25与底座23转动连接；滑块24在空腔的内部形成凸台27；螺杆25与凸台27螺纹连接；手柄26固定安装在螺杆25远离底座23的一侧；上滑轨29与下滑轨22的结构相同；上滑轨29固定安装在下滑轨22的上端；上滑轨29的滑块24移动方向与传动轴8的轴线方向垂直；煤样固定架28固定安装在上滑块24的上端。煤样固定架28用于固定煤块；转动手柄26，螺杆25会驱动滑块24进行移动，从而驱动煤块进行移动；下滑轨22驱动煤样固定架28向着传动轴8移动，从而驱使钻头10进行垂直掘进凿煤岩；上滑轨29驱动煤样固定架28与传动轴8垂直移动，从而驱使钻头10进行水平割煤。
进一步地，如图1所示，传动轴8在轴承支架7之间固定安装惯性轮30，惯性轮30能够提高传动轴8的转动惯量。在电动机6停止工作时，钻头10由于与煤块是接触的，钻头10的停止转动后会导致截齿11的折断；惯性轮30提高传动轴8的转动惯量后，电机停止转动后，传动轴8还会继续转动，使得钻头10缓慢停止转动，从而保护截齿11，提高钻头10的使用寿命。
进一步地，轴承支架7和立板5之间至少固定安装三个垫块，通过增加或者减少垫块的方式来改变钻头10的高度，方便实验员操作。
进一步地，管道20与水泵之间固定安装旋转接头，管道20处于旋转状态，水泵是固定的，所以管道20与水泵连接后会导致管道20发生扭曲，旋转接头能够使得管道20与水泵发生相对旋转，防止管道20扭曲。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (5)
1.一种模拟煤矿采掘面破煤产尘装置，其特征在于，包括：工作台(1)、电动机(6)、传动轴(8)、钻头(10)和十字滑块机构(21)；
所述工作台(1)包括支架(2)和台面板(3)；所述支架(2)的底部倾斜固定安装固定板(4)，所述固定板(4)上固定安装电动机(6)；所述台面板(3)的上端固定安装两个平行的立板(5)；所述立板(5)的上端均固定安装轴承支架(7)；所述传动轴(8)穿过所述轴承支架(7)；所述传动轴(8)和所述轴承支架(7)之间固定安装轴承；所述传动轴(8)和所述电动机(6)均固定安装传动轮(9)；所述传动轮(9)通过皮带连接；所述十字滑块机构(21)固定安装在所述台面板(3)靠近所述钻头(10)的一端；
所述钻头(10)包括截齿(11)、固定柱一(12)、固定柱二(14)和半球(15)；所述固定柱一(12)靠近所述传动轴(8)的一端形成盲孔；所述固定柱一(12)在所述盲孔内与所述传动轴(8)通过螺钉连接，所述固定柱二(14)与所述固定柱一(12)固定安装；所述半球(15)与所述固定柱二(14)可拆卸式地固定安装；所述固定柱二(14)和所述半球(15)的外壁均形成螺纹孔(13)；所述螺纹孔(13)在所述固定柱二(14)的外壁圆周分布；所述半球(15)的外壁填充式布置所述螺纹孔(13)；所述螺纹孔(13)的内部可拆卸式地固定安装截齿(11)；所述固定柱一(12)的外壁形成通孔；所述通孔与所述盲孔连通，所述通孔的内部转动连接盖板(16)，所述盖板(16)靠近所述盲孔的一侧固定安装水管(19)和摆杆(17)，所述传动轴(8)的内部滑动连接管道(20)；所述管道(20)与所述水管(19)连通，所述管道(20)远离所述传动轴(8)的一端连接水泵，所述管道(20)靠近所述盲孔的一端固定安装封板(31)；所述封板(31)与连杆(18)铰接，所述连杆(18)远离所述封板(31)的一端与所述摆杆(17)铰接。
2.根据权利要求1所述的模拟煤矿采掘面破煤产尘装置，其特征在于，所述十字滑块机构(21)包括上滑轨(29)、煤样固定架(28)和下滑轨(22)；所述下滑轨(22)固定安装所述台面板(3)的上端；所述下滑轨(22)包括底座(23)、滑块(24)、螺杆(25)和手柄(26)；所述底座(23)的上端形成空腔；所述滑块(24)与所述底座(23)滑动连接；所述滑块(24)的移动方向与所述传动轴(8)的轴线方向相同；所述螺杆(25)与所述底座(23)转动连接；所述滑块(24)在所述空腔的内部形成凸台(27)；所述螺杆(25)与所述凸台(27)螺纹连接；所述手柄(26)固定安装在所述螺杆(25)远离所述底座(23)的一侧；所述上滑轨(29)与所述下滑轨(22)的结构相同；所述上滑轨(29)固定安装在所述下滑轨(22)的上端；所述上滑轨(29)的滑块(24)移动方向与所述传动轴(8)的轴线方向垂直；所述煤样固定架(28)固定安装在所述上滑块(24)的上端。
3.根据权利要求1所述的模拟煤矿采掘面破煤产尘装置，其特征在于，所述传动轴(8)在所述轴承支架(7)之间固定安装惯性轮(30)。
4.根据权利要求1所述的模拟煤矿采掘面破煤产尘装置，其特征在于，所述轴承支架(7)和所述立板(5)之间至少固定安装三个垫块。
5.根据权利要求1所述的模拟煤矿采掘面破煤产尘装置，其特征在于，所述管道(20)与所述水泵之间固定安装旋转接头。
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- 2020-11-05 CN CN202011221014.8A patent/CN112345731A/zh active Pending
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