LU102255A1 - A simulation experiment system for simulating the cutting of coal rock masses and dust generation and an experimental method - Google Patents

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Shicong Wang
Biao Sun
Cuicui Xu
Yingying Hu
Jianfei Ding
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Abstract

Auf der Experimentierplattform ist eine Experimentsvorrichtung zum Schrämen gelegt, auf der die Kohlenblockprobe, eine Ladevorrichtung mit beliebiger verteilter Last, eine Traktionsgeschwindigkeit-Ladevorrichtung, eine Implementierungsvorrichtung verschiedener Beschränkungsmodi, eine Walzendrehzahl-Steuervorrichtung und eine Schrämpicke- Umschaltvorrichtung, eine mechanische Überwachungsvorrichtung und eine Staubüberwachungsvorrichtung angeordnet sind. Das Experimentssystem steuert jedes Subsystem durch ein zentrales Steuersystem, um die experimentellen Anforderungen zu erfüllen. Das erfindungsgemäße Experimentsystem ermöglicht die Simulationsanalyse des Schrämens und der Staubentwicklung beim Schrämbetrieb im Untertage- Kohleabbau und beim Streckenvortrieb, die Simulation der Staubentwicklung von Kohlen-Gesteinsmassen verschiedener Kohletypen, die der unterschiedlichen Krustenspannung und den Schneidschäden durch die unterschiedlichen Schrämpicken bei den Bergbauarbeiten ausgesetzt sind, die mechanische Analyse von Schrämpicken während des Schneidvorgangs, und die Untersuchung der Einflüsse der Schrämpicke verschiedener Typen auf Staubkonzentration, Partikelgröße, Geschwindigkeit und mikroskopische Eigenschaften während des Schrämvorgangs, um theoretische und technische Unterstützung für die Staubbekämpfung im Schachtbergbaustreb bereitzustellen.On the experiment platform, there is placed an experiment device for cutting on which the coal ingot sample, a loader with arbitrarily distributed load, a traction speed loader, an implementation device of various restriction modes, a roller speed control device and a cutting bit switching device, a mechanical monitoring device and a dust monitoring device are arranged . The experimental system controls each subsystem through a central control system to meet the experimental requirements. The experimental system according to the invention enables the simulation analysis of the cutting and the dust development during cutting operations in underground coal mining and driving, the simulation of the dust development of coal-rock masses of different types of coal, which are exposed to the different crust tension and the cutting damage caused by the different cutting picks in the mining work mechanical analysis of cut bits during the cutting process, and the study of the effects of various types of cut bits on dust concentration, particle size, velocity and microscopic properties during the cutting process to provide theoretical and technical support for dust control in shaft mining.

Description

Beschreibung LU102255 Ein Simulationsexperimentssystem zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen- Gesteinsmassen und der Staubentwicklung und ein experimentelles Verfahren Technisches Gebiet Die Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Simulation des Schrämens von Kohlen- Gesteinsmassen und der Staubentwicklung, betrifft insbesondere ein Simulationsexperimentssystem zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung.Description LU102255 A simulation experiment system for simulating coal rock cutting and dust generation and an experimental method Technical Field The invention belongs to the technical field of simulating coal rock cutting and dust generation, in particular relates to a simulation experiment system for simulating the cutting of Coal-rock masses and the formation of dust.

Hintergrundtechnik Gegenwärtig ist China der weltweit größte Kohleproduzent und -verbraucher. Dies wird durch die Ressourcenbedingungen Chinas, wie z.B. reichlich an Kohle, weniger Gas und Ölmangel, bestimmt. Kohlevorkommen sind Chinas Hauptenergieverbrauch und machen mehr als 60% des Gesamtenergieverbrauchs aus. Mit der ständigen Verbesserung des Mechanisierungs- und —Automatisierungsgrads von Kohlebergwerken nimmt die Staubentwicklung im Arbeitsraum beim Schrämbetrieb weiter zu. Die Gesamtstaubkonzentration während des Abbauvorgangs kann bis zu 3000 mg/m 3 ~ 10000 mg/m 3 betragen, wobei die Feinstaubkonzentration bis zu 1500 mg/m 3 ~ 4000 mg/m 3 betragen kann, die die Anforderungen der Gesamtstaubkonzentration von bis zu 4 mg/m 3 und der Feinstaubkonzentration von bis zu 2,5 mg/m 3 in den "Coal Mine Safety Regulations" erheblich übersteigt, was das Leben und die Gesundheit des Bedieners ernsthaft beeinträchtigt und auch eine ernsthafte Bedrohung für die Sicherheit der Produktion des Bergwerks darstellt. Beim Abbaubetrieb ist das Schrämen von Kohlen- Gesteinsmassen durch die Schrämpicke der erste Staubherd im Schacht und macht etwa 60% der gesamten Staubmenge aus.Background Art Currently, China is the world's largest coal producer and consumer. This is made possible by China's resource conditions, such as abundant coal, less gas and oil shortage, for sure. Coal deposits are China's main energy consumption and account for more than 60% of total energy consumption. With the constant improvement of the degree of mechanization and automation in coal mines, the dust development in the working area during cutting operations continues to increase. The total dust concentration during the decomposition process can be up to 3000 mg / m 3 ~ 10000 mg / m 3, whereby the fine dust concentration can be up to 1500 mg / m 3 ~ 4000 mg / m 3, which meets the requirements of the total dust concentration of up to 4 mg / m 3 and the fine dust concentration of up to 2.5 mg / m 3 in the "Coal Mine Safety Regulations", which seriously affects the life and health of the operator and also represents a serious threat to the safety of the mine production . In the mining operation, the cutting of coal and rock masses by the cutting picks is the first source of dust in the shaft and accounts for around 60% of the total amount of dust.

Im In- und Ausland gibt es nur wenige Studien und Berichte über das Schrämen und die Staubentwicklung beim Abbaubetrieb. Im tatsächlichen Produktionsprozess gibt es jedoch viele Faktoren, die die Staubentwicklung durch Schrämen von Kohlen- Gesteinsmassen beeinflussen.At home and abroad there are only a few studies and reports on the cutting and dust generation during mining operations. In the actual production process, however, there are many factors that influence the dust generated by cutting coal rock masses.

Inhalt der Erfindung Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Simulationsexperimentssystem zum Simulieren des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung und ein experimentelles Verfahren bereitzustellen. Das Experimentssystem ermöglicht die Simulation der Staubentwicklung von Kohlen-Gesteinsmassen verschiedener Kohletypen, die der unterschiedlichen Krustenspannung und den Schneidschäden durch die unterschiedlichen Schrampicken beim Schrämbetrieb ausgesetzt sind, die mechanische Analyse von Schrämpicken während des Schneidvorgangs und die Untersuchung der Einflüsse der 1Summary of the Invention The purpose of the present invention is to provide a simulation experiment system for simulating coal rock cutting and dust generation and an experimental method. The experimental system enables the simulation of the development of dust from coal-rock masses of different types of coal, which are exposed to the different crust tension and the cutting damage caused by the different scraping picks during the cutting operation, the mechanical analysis of sheared picks during the cutting process and the investigation of the influences of the 1st

Schrämpicke verschiedener Typen auf Konzentration, Partikelgröße, Geschwindigkeit und LU102255 mikroskopische Eigenschaften von Staub während des Schrämvorgangs, die Forschung des Mechanismus der Staubentwicklung beim Schrämen von Kohlen-Gesteinsmassen durch Schrämpicke und die Forschung der Staubverteilung- und Bewegung während Schrämens unter belüfteten und geschlossenen Bedingungen, um theoretische und technische Unterstützung für die Staubbekämpfung im Schachtbergbau bereitzustellen.Cutting picks of various types on the concentration, particle size, velocity and microscopic properties of dust LU102255 during the cutting process, the research of the mechanism of dust generation when cutting coal-rock masses by cutting and the research of the dust distribution and movement during cutting under ventilated and closed conditions Provide theoretical and technical support for dust control in shaft mining.

Zu den technischen Lösungen gehören: Ein Simulationsexperimentssystem zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen- Gesteinsmassen und der Staubentwicklung, umfassend eine Experimentierplattform, wobei auf der Experimentierplattform ein Schrämprüfstand gelegt ist, auf dem eine Kohleblockprobe, eine Ladevorrichtung mit beliebiger verteilter Last, eine Traktionsgeschwindigkeitsladevorrichtung, eine Implementierungsvorrichtung verschiedener Beschränkungsmodi, eine Walzendrehzahlsteuervorrichtung und eine Schrampicke-Umschaltvorrichtung, eine mechanischen Überwachungsvorrichtung und eine Staubüberwachungsvorrichtung angeordnet sind, und das Experimentssystem jedes Subsystem durch ein zentrales Steuersystem steuert, um die experimentellen Anforderungen zu erfüllen; Die Ladevorrichtung mit beliebiger verteilter Last befindet sich auf einer benachbarten Seite der Kohleblockprobe, und das zentrale Steuersystem steuert das Strukturblatt, um unterschiedliche mechanische Belastungen an der Kohleblockprobe durchzuführen und unterschiedliche mechanische Belastungsparameter zu erzeugen; Die Traktionsgeschwindigkeitsladevorrichtung ist konfiguriert, um eine Zugkraft an die Experimentierplattform bereitzustellen, die Traktionsgeschwindigkeitsladevorrichtung steuert sie über ein zentrales Steuersystem, um sicherzustellen, dass sie mit der Arbeitsgeschwindigkeit vor Ort übereinstimmt; Die Implementierungsvorrichtungen verschiedener Beschränkungsmodi umfassen vor allem eine horizontal bewegliche Plattform, eine vertikal bewegliche Plattform und eine Befestigungsvorrichtung, wobei die horizontal bewegliche Plattform einen horizontalen Transportkanal für die gesamte Experimentierplattform bereitstellt , so dass sich die Schrämpicke bei der Bewirkung der Zugkraft quer bewegen kann, wobei die vertikale bewegliche Plattform die Hebevorrichtung der Schrämwalze nachahmt, einen Abstiegsabstand an der Mensch-Maschine-Schnittstelle auswählt und das Signal an das zentrale Steuersystem überträgt. Das zentrale Steuersystem dient dazu, den Motor zu steuern, um die Bewegung des Drahtseils anzutreiben, so dass sich das feste Ende der Schrämpicke nach oben und unten bewegen kann, um das Aufwärts- und Abwärtsschrämverfahren der Schrämmaschine zu simulieren; 2The technical solutions include: A simulation experiment system for simulating the cutting of coal rock masses and the development of dust, comprising an experiment platform, with a cutting test rig being placed on the experiment platform on which a coal block sample, a charging device with any distributed load, a traction speed charging device, a Implementing device of various restriction modes, a roller speed control device and a Schrampicke switching device, a mechanical monitoring device and a dust monitoring device are arranged, and the experiment system controls each subsystem through a central control system to meet the experimental requirements; The arbitrarily distributed load loader is located on an adjacent side of the carbon block sample and the central control system controls the structural sheet to apply different mechanical loads to the carbon block sample and to generate different mechanical load parameters; The traction speed loader is configured to provide traction to the experiment platform, the traction speed loader controls it via a central control system to ensure that it matches the working speed on site; The implementation devices of various restriction modes primarily include a horizontally movable platform, a vertically movable platform and a fastening device, the horizontally movable platform providing a horizontal transport channel for the entire experiment platform so that the cutting bit can move transversely when the tensile force is exerted vertical movable platform mimicking the lifting device of the cutter, selects a descent distance at the man-machine interface and transmits the signal to the central control system. The central control system is used to control the motor to drive the movement of the wire rope so that the fixed end of the cutting bit can move up and down to simulate the up and down cutting process of the cutting machine; 2

Die Walzendrehzahlsteuervorrichtung umfasst ein stufenloses Getriebe, das sich über dem LU102255 Längshubtisch befindet, um die Drehzahl der Walze zu steuern; Die Schrämpicke-Umschaltvorrichtung umfasst eine Schneidpicke, ein Befestigungsende einer Schrämpicke, einen Motor und ein Drahtseil, wobei sich die Schneidpicke auf einer benachbarten Seite der Kohleblockprobe befindet; Die Experimentierplattform ist auch mit einer mechanischen Überwachungsvorrichtung und einer Staubüberwachungsvorrichtung ausgestattet, wobei die mechanische Überwachungsvorrichtung zur Überwachung der Änderung der Dreiwegekraft von Kohlen- Gesteinsmassen bei der Bewrkung der Scherkraft verwendet wird; Die Staubüberwachungsvorrichtung wird für die Überwachung der Staubentwicklung während des Schrämvorgangs von Kohlen-Gesteinsmassen verwendet.The roll speed control device includes a continuously variable transmission located above the LU102255 longitudinal elevator table to control the speed of the roll; The cutting bit switching device includes a cutting bit, a mounting end of a cutting bit, a motor, and a wire rope, the cutting bit being on an adjacent side of the carbon block sample; The experiment platform is also equipped with a mechanical monitoring device and a dust monitoring device, the mechanical monitoring device being used to monitor the change in three-way force of masses of coal in the application of the shear force; The dust monitoring device is used to monitor the development of dust during the cutting process of coal rock masses.

Als eine bevorzugte Lösung der vorliegenden Erfindung umfasst die obige Staubüberwachungsvorrichtung eine Hochgeschwindigkeitskamera und ein Phasen-Doppler- Interferometer, wobei Diffusionsprozess von Staub durch eine hochauflösende Kamera erfasst und die Geschwindigkeit, Konzentration und Partikelgröße von Staub durch ein Phasen- Doppler-Interferometer getestet wird.As a preferred solution of the present invention, the above dust monitoring device comprises a high speed camera and a phase Doppler interferometer, wherein diffusion process of dust is detected by a high resolution camera and the speed, concentration and particle size of dust is tested by a phase Doppler interferometer.

Als eine weitere bevorzugte Lösung der vorliegenden Erfindung ist ein rechteckiges Gehäuse auf der obigen Experimentierplattform angeordnet, und eine kreisformige Entlüftungsöffnung zum Gasaustausch mit der Außenwelt ist auf dem obigen rechteckigen Gehäuse angeordnet.As another preferred solution of the present invention, a rectangular case is arranged on the above experiment platform, and a circular vent for gas exchange with the outside world is arranged on the above rectangular case.

Ferner umfassen die obigen Schneidpicke zwei Formen: Pfeilform und Meißelform, und die Reihenfolge der Anordnung umfasst eine sequentielle und eine kreuzförmige Form.Further, the above cutting picks include two shapes: arrow shape and chisel shape, and the order of arrangement includes a sequential shape and a cruciform shape.

Weiteres hat das oben erwähnte rechteckige Gehäuse eine Länge, Breite und Höhe von 2000 mm, 1200 mm bzw. 1000 mm, und die oben erwähnte kreisförmige Entlüftungsöffnung hat einen Durchmesser von 200 mm.Further, the above-mentioned rectangular case has a length, width and height of 2000 mm, 1200 mm and 1000 mm, respectively, and the above-mentioned circular vent hole has a diameter of 200 mm.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein experimentelles Verfahren eines Simulationsexperimentssystems zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung bereitzustellen, dass die folgenden Schritte umfasst: a. Verschiedene mechanische Belastungsparameter werden durch die Ladevorrichtung mit beliebiger verteilter Last erzeugt, und die Größe der Dreiwegekraft der Kohleblockprobe während der Kraftwirkung wird verändert, um den optimalen Kraftbereich von Kohlen- Gesteinsmassen zu bestimmen.Another object of the present invention is to provide an experimental method of a simulation experiment system for simulating the cutting of coal rock masses and the generation of dust, comprising the following steps: a. Various mechanical loading parameters are generated by the loader with arbitrarily distributed load, and the magnitude of the three-way force of the coal block sample during the force action is varied to determine the optimal force range of coal rock masses.

b) Die Zugkraft wird fir die Experimentierplattform durch die Traktionsgeschwindigkeitsladevorrichtung bereitgestellt, und das zentrale Steuersystem 3 überträgt das Signal durch Analyse und Berechnung an das integrierte Getriebe, um die LU102255 Zugkraft zu steuern; Die horizontal bewegliche Plattform stellt einen quer beweglichen Transportkanal für die gesamte Experimentierplattform bereit, so dass sich die Schrämpicke bei der Bewirkung der Zugkraft quer bewegen kann, und die Hebevorrichtung der Schrämwalze wird durch die vertikal bewegliche Plattform imitiert, so dass die Walze verschiedene Schrämverfahren auswählen kann, um das maximale Gewinnungsgrad zu erreichen.b) The traction is provided to the experiment platform by the traction speed loader, and the central control system 3 transmits the signal through analysis and calculation to the integrated gearbox to control the LU102255 traction; The horizontally movable platform provides a transversely movable transport channel for the entire experiment platform so that the cutting bit can move transversely when the pulling force is exerted, and the lifting device of the cutting roller is imitated by the vertically moving platform so that the roller can select different cutting processes to achieve the maximum degree of recovery.

C. Die Schrämgeschwindigkeit der Schrämpicke wird durch die Walzendrehzahlsteuervorrichtung bereitgestellt, und die relative Rotationsgeschwindigkeit der Welle der Antriebsriemenscheibe und der Abtriebsriemenscheibe innerhalb des stufenlosen Getriebes wird durch das zentrale Steuersystem gesteuert, um die Drehzahl der Walze zu steuern, wodurch ein effektives Schrämen von Kohlen-Gesteinsmassen durchgeführt wird; d) Die Staubüberwachungsvorrichtung wird verwendet, um die Geschwindigkeit, Konzentration und Partikelgröße des Staubes zu testen, wodurch die Simulation des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung effektiv ermöglicht wird.C. The cutting speed of the cutting bit is provided by the roller speed control device, and the relative rotational speed of the shaft of the drive pulley and the driven pulley within the continuously variable transmission is controlled by the central control system to control the speed of the roller, thereby effectively cutting coal rock masses is carried out; d) The dust monitor is used to test the speed, concentration and particle size of the dust, which enables the simulation of coal rock cutting and dust generation effectively.

Verglichen mit dem Stand der Technik bringt die vorliegende Erfindung die folgenden vorteilhaften technischen Wirkungen mit sich: Die vorliegende Erfindung stellt ein Simulationsexperimentssystem zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung bereit, umfassend eine Ladevorrichtung mit beliebiger verteilter Last, eine Traktionsgeschwindigkeitsladevorrichtung, eine Implementierungsvorrichtung verschiedener Beschränkungsmodi, eine Walzendrehzahlsteuervorrichtung, eine Schrämpicke-Umschaltvorrichtung, ein mechanisches Überwachungssystem und eine Staubüberwachungsvorrichtung, das Experimentssystem steuert jedes Subsystem über das zentrale Steuersystem, um die experimentellen Anforderungen zu erfüllen. Die mechanische Belastung der Kohlekörperprobe unter verschiedenen Spannungsbedingungen wird unter Verwendung einer beliebigen Lastladevorrichtung durchgeführt, um das Verformungs- und Versagensgesetz des Kohlekörpers beim Vorhandensein von Krustenspannung zu erhalten; unter Verwendung des mechanischen Überwachungssystems wird der mechanische Test der Schrämpicke beim Schrämen überwacht, um die mechanische Parameter unter beliebigen Bedingungen zu erhalten. Die Schrämpicke- Umschaltvorrichtung wird verwendet, um verschiedene Kombinationen von Schrämpickeformen und -sortierungen durchzuführen, und die Staubentwicklung beim Schrämen von Kohlen-Gesteinsmassen in verschiedenen Kombinationen wird gemessen. Die Hochgeschwindigkeitskamera und der Laser-Doppler werden verwendet, um die Staubbewegung und die Geschwindigkeit, Konzentration und Partikelgröße des Staubs zu bestimmen. Das Staubbewegungsgesetz beim vollmechanisierten Schrämbetrieb wird 4 gemeistert, was theoretische und datenbezogene Unterstützung zur Verringerung der LU102255 Staubkonzentration beim vollmechanisierten Schrämbetrieb der Kohlemine bietet.Compared with the prior art, the present invention brings about the following advantageous technical effects: The present invention provides a simulation experiment system for simulating the cutting of coal rock masses and dust generation, comprising a loader with arbitrary distributed load, a traction speed loader, a Implementing device of various restriction modes, a roller speed control device, a cutting bit switching device, a mechanical monitoring system and a dust monitoring device, the experiment system controls each subsystem through the central control system to meet the experimental requirements. The mechanical loading of the carbon body sample under various stress conditions is carried out using any load loading device in order to obtain the law of deformation and failure of the carbon body in the presence of crustal stress; Using the mechanical monitoring system, the mechanical test of the cutting bit during cutting is monitored in order to obtain the mechanical parameters under any conditions. The cutting bit changeover device is used to perform various combinations of cutting bit shapes and sizes, and the dust generation when cutting coal-rock in various combinations is measured. The high speed camera and laser doppler are used to determine dust movement and the speed, concentration and particle size of the dust. The law of dust movement in fully mechanized cutting operations is mastered 4, which offers theoretical and data-related support for reducing the LU102255 dust concentration in fully mechanized cutting operations of the coal mine.

Die Experimentierplattform schaltet die Arbeitsbedingungen durch ein manuelles Fernbedienungssystem um, die zwei verschiedene Arbeitsbedingungen der Belüftung und des Schließens; das Hauptsteuersystem steuert die Traktionsgeschwindigkeit über das integrierte Getriebe, um unterschiedliche Traktionsgeschwindigkeiten für die Schrämepicke bereitzustellen; Die Schneidpicke können in verschiedenen Formen und verschiedenen Anordnungsreihenfolgen transformiert werden und über eine Mensch-Maschine-Austauschschnittstelle gesteuert werden. Für die Schrämpicke können die Pfeilform und die Meißelform gewählt werden. Die Anordnungsreihenfolge umfasst sequentielle und kreuzfôrmige Typen. Je nach Untertagearbeitsräume können der Vortrieb-Schneidkopf und die Schrämwalze manuell zum Schrämen umgeschaltet werden. Während des Schrämvorgangs belastet das Hauptsteuersystem den Kohlekörper durch die mechanische Ladevorrichtung, um die Untertagekrustenspannung- Umgebung zu simulieren. Während des Schrämvorgangs wird die Kraft der Schrämpicke durch den Drei-Wege-Kraftsensor erfasst und an das zentrale Steuersystem übertragen. Das zentrale Steuersystem erhält verschiedene Parameteränderungen durch Datenerfassung und -analyse.; Der Staubänderungsprozess kann von einer Hochgeschwindigkeitskamera aufgenommen werden. Die Konzentration, Partikelgröße und Geschwindigkeit des Staubes werden durch Laser-Doppler detektiert. Die Analyse der Verteilungseigenschaften von Staubpartikelgrößen unterschiedlicher Größe kann die Simulation des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung effektiv realisieren und gleichzeitig Leitlinien für die Konstruktion wissenschaftlicher und vernünftiger Schneidmodelle, Minenstaubvorhersagen usw. in der Zukunft bereitstellen und theoretische und datenbezogene Unterstützung für die Minenstaubprävention liefern.The experimental platform switches the working conditions through a manual remote control system, the two different working conditions of ventilation and closing; the main control system controls the traction speed via the integrated transmission to provide different traction speeds for the cutting picks; The cutting picks can be transformed into different shapes and different arrangement sequences and controlled via a human-machine exchange interface. The arrow shape and the chisel shape can be selected for the cutting bits. The arrangement order includes sequential and cross-shaped types. Depending on the underground work area, the heading cutting head and the cutting roller can be switched manually for cutting. During the cutting process, the main control system loads the coal body through the mechanical loader to simulate the downhole crustal stress environment. During the cutting process, the force of the cutting bit is recorded by the three-way force sensor and transmitted to the central control system. The central control system receives various parameter changes through data acquisition and analysis .; The jam change process can be recorded by a high-speed camera. The concentration, particle size and speed of the dust are detected by laser Doppler. The analysis of the distribution properties of dust particle sizes of different sizes can effectively realize the simulation of the cutting of coal rock masses and the dust generation, at the same time providing guidelines for the construction of scientific and reasonable cutting models, mine dust predictions, etc. in the future, and providing theoretical and data-related support for mine dust prevention.

Beschreibung der Figuren Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden in Verbindung mit den Zeichnungen weiter erläutert: Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm eines Simulationsexperimentssystems zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung; Fig. 2 ist eine Frontansicht eines Simulationsexperimentssystems zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung; Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm der Anordnungsreihenfolge der erfindungsgemäßen Schrämpicken; Fig. 4 ist eine Kegelstrumppicke; Fig. 5 ist eine plattenförmige Schrämpicke;Description of the Figures The present invention is further explained below in connection with the drawings: FIG. 1 is a schematic diagram of a simulation experiment system for simulating the cutting of coal rock masses and the generation of dust; Fig. 2 is a front view of a simulation experiment system for simulating coal rock cutting and dust generation; Fig. 3 is a schematic diagram showing the arrangement order of the cutting picks of the present invention; Fig. 4 is a cone pickaxe; Fig. 5 is a plate-shaped cutting bit;

Fig. 6 ist ein Gesamtdiagramm der erfindungsgemäßen Experimentsvorrichtung. LU102255 davon: 1-Schrämprüfstand; 2-integrierte Getriebe; 3-Längshubtische; 4-stufenloses Getriebe; 5-Schrämpicke; 6-achteckiger Ring Ergometer; 7 — Walze; 8 — Kohleproben; 9-die Schallwand; 10-Hochgeschwindigkeitskameras; 11-Stativ; 12 — Befestigungsvorrichtungen; 13-horizontal bewegliche Plattform; 14-Phasen-Doppler-Interferometer; 15 — Mechanische Ladevorrichtungen; 16 — Plattformgehäuse; 17-Drei-Wege-Kraftsensor; 18-Zwei-Wege-Säule.Fig. 6 is an overall diagram of the experimental apparatus of the present invention. LU102255 of which: 1 cutting test bench; 2 integrated gear; 3 longitudinal lifting tables; 4-stepless transmission; 5-Schrämpicke; 6-octagonal ring ergometer; 7 - roller; 8 - coal samples; 9-the baffle; 10 high speed cameras; 11 tripod; 12 - fastening devices; 13-horizontally moving platform; 14-phase Doppler interferometer; 15 - Mechanical loading devices; 16 - platform housing; 17 three-way force sensor; 18 two-way column.

Ausführungen Die vorliegende Erfindung stellt ein Simulationsexperimentssystem zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung und ein experimentelles Verfahren dar. Um die Vorteile und technische Lösungen klarer zu machen, wird die vorliegende Erfindung in Kombination mit spezifischen Ausführungsformen im Detail beschrieben.Embodiments The present invention is a simulation experiment system for simulating the cutting of coal rock masses and dust generation and an experimental method. In order to make the advantages and technical solutions clearer, the present invention will be described in detail in combination with specific embodiments.

In Kombination mit den Fig. 1 bis 6 ist ein erfindungsgemäfes Simulationsexperimentssystem zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung, umfassend eine Ladevorrichtung mit beliebiger verteilter Last, eine Traktionsgeschwindigkeit-Ladevorrichtung, eine Implementierungsvorrichtung verschiedener Beschränkungsmodi, eine Walzendrehzahl-Steuervorrichtung, eine Schrämpicke- Umschaltvorrichtung, ein mechanisches Überwachungssystem und eine Staubüberwachungsvorrichtung. Auf der Experimentierplattform ist ein Schrämprüfstand 1 gelegt, wobei die Kohleblockprobe 8 auf dem Schrämprüfstand 1 gelegt ist, und die Peripherie der Kohleblockprobe 8 mit einer Schallwand 9 ausgestattet ist. Die Experimentierplattform kann die Arbeitsbedingungen durch ein manuelles Fernbedienungssystem umschalten, die zwei verschiedene Bedingungen der Belüftung und des Schließens; Der Zentralprozessor steuert die Traktionsgeschwindigkeit über das integrierte Getriebe 2 , um unterschiedliche Traktionsgeschwindigkeiten für die Schrämpicke 5 bereitzustellen; Die Schneidpicke kann in verschiedenen Formen und verschiedenen Anordnungsreihen transformiert werden und kann durch die Mensch-Maschine-Austauschschnittstelle gesteuert werden. Für die Schrämpicke 5 können die Pfeilform und die Meißelform gewählt werden. Die Reihenfolge der Anordnung umfasst sequentielle und kreuzförmige Typen, und der Vortrieb-Schneidkopf und die Schrämwalze können manuell entsprechend dem Untertagearbeitsraum zum Schrämen umgeschaltet werden. Während des Schrämvorgangs wird die Kraft der Schrämpicke durch den Drei-Wege-Kraftsensor 17 detektiert und an das zentrale Verarbeitungssystem übertragen, um verschiedene Parameteränderungen zu erhalten; Der Staubänderungsprozess kann durch die Hochgeschwindigkeitskamera 10 aufgenommen werden, und ein Stativ 11 ist unter der Hochgeschwindigkeitskamera 10 angeordnet, und die Konzentration, Partikelgröße und 6In combination with FIGS. 1 to 6, a simulation experiment system according to the invention for simulating the cutting of coal rock masses and the formation of dust, comprising a loader with arbitrary distributed load, a traction speed loader, an implementation device of various restriction modes, a roller speed control device, a Schrämpicke changeover device, a mechanical monitoring system and a dust monitoring device. A cutting test stand 1 is placed on the experiment platform, the carbon block sample 8 being placed on the cutting test stand 1, and the periphery of the carbon block sample 8 being equipped with a baffle 9. The experiment platform can switch the working conditions through a manual remote control system, the two different conditions of ventilation and closing; The central processor controls the traction speed via the integrated transmission 2 in order to provide different traction speeds for the cutting bits 5; The cutting pick can be transformed into different shapes and different arrangements and can be controlled through the human-machine exchange interface. The arrow shape and the chisel shape can be selected for the cutting bits 5. The order of arrangement includes sequential and cruciform types, and the propulsion cutter head and cutter roller can be switched manually according to the underground work space for cutting. During the cutting process, the force of the cutting bit is detected by the three-way force sensor 17 and transmitted to the central processing system in order to obtain various parameter changes; The jam change process can be picked up by the high-speed camera 10, and a tripod 11 is placed under the high-speed camera 10, and the concentration, particle size, and 6

Geschwindigkeit des Staubes werden durch Laser-Doppler detektiert, was die Simulation des LU102255 Schrämens von Kohle-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung effektiv realisieren kann.The speed of the dust is detected by laser Doppler, which can effectively simulate the LU102255 cutting of coal rock masses and the formation of dust.

Die obigen Schritte umfassen insbesondere: Die Experimentierplattform kann die Arbeitsbedingungen durch ein manuelles Fernbedienungssystem umschalten, die zwei verschiedene Bedingungen der Belüftung und des Schließens; Die Ladevorrichtung mit beliebiger verteilter Last kann verschiedene mechanische Belastungsparameter erzeugen, das Verformungs- und Versagensgesetz des Kohlekörpers unter Krustenspannungsbedingungen simulieren und gleichzeitig die Dreiwegekraft der Kohlen-Gesteinsmasse während des Kraftprozesses ändern, um den optimalen Kraftbereich der Kohle-Gesteinsmasse zu bestimmen; Die Traktionsgeschwindigkeitsladevorrichtung stellt hauptsächlich Zugkraft für die Plattform bereit, und das zentrale Steuersystem überträgt das Signal durch Analyse und Berechnung an das integrierte Getriebe, um die Zugkraft zu steuern; Die Implementierungsvorrichtungen verschiedener Beschränkungsmodi umfassen hauptsächlich eine horizontal bewegliche Plattform, eine vertikal bewegliche Plattform und eine Befestigungsvorrichtung 12. Die horizontal bewegliche Plattform 13 bietet einen horizontalen Transportkanal für die gesamte Experimentsplattform, so dass sich die Schrämpicke quer bewegen kann, während sie der Zugkraft ausgesetzt ist, eine Zwei-Wege-Säule 18 ist über der horizontalen beweglichen Plattform 13 angeordnet. Die vertikal bewegliche Plattform ahmt die Hebevorrichtung der Schrämwalze nach, so dass die Walze 7 verschiedene Schrämeverfahren auswählen kann, um die maximale Kohleabbaurate zu erreichen. Die vertikal bewegliche Plattform umfasst einen Längshebetisch 3, die Befestigungsvorrichtung ist eine Vorrichtung zum Fixieren der Kohle- Gesteinsmasse, die den stabilen Zustand der Kohlen-Gesteinsmasse vor dem Schrämen effektiv sicherstellen kann; die Walzendrehzahlsteuervorrichtung stellt hauptsächlich die Schrämgeschwindigkeit der Schrämpicke bereit, und das zentrale Steuersystem steuert die relative Rotationsgeschwindigkeit der Welle der Antriebsriemenscheibe und der Abtriebsriemenscheibe innerhalb des stufenlosen Getriebes 4, um die Drehzahl der Walze zu steuern und die Kohlen-Gesteinsmasse effektiv zu schrämen; Die Schneidpicke können in verschiedene Formen und verschiedenen Anordnungsreihenfolgen geändert werden, und können durch die Mensch-Maschine-Austauschschnittstelle gesteuert werden, die Auswahl der Schrämpicke umfasst hauptsächlich zwei Formen: die Pfeilform und die Meißelform, und die Reihenfolge der Anordnung umfasst sequentielle und kreuzförmige Typen. Gemäß den Anforderungen des Schrämexperiments werden verschiedene Formen der kombinierten Schrämen durchgeführt. Je nach dem untertagearbeitsraum können der Vortrieb-Schneidkopf und die Schrämwalze manuell umgeschaltet werden, um zu schrämen; Beim Schrämen der Kohlen-Gesteinsmasse durch die Schrämpicke wird die Kohlen-Gesteinsmasse einer Scherkraft 7 ausgesetzt, die eine Änderung der Dreiwegekraft erzeugt, die durch das mechanische LU102255 Überwachungssystem überwacht werden kann; Während des Schrämens der Schrämpicke wird der erzeugte Staub von einer Staubüberwachungsvorrichtung erfasst, und in der Anfangsphase der Einbettung der Kohle-Gesteinsmasse wird der Diffusionsprozess des Staubes durch eine Hochgeschwindigkeitskamera aufgenommen. Wenn der Raum mit Staub gefüllt ist, werden die Geschwindigkeit, Konzentration und StaubpartikelgroBe durch das Phasen-Doppler- Interferometer 14 getestet, wodurch die Simulation des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung effektiv realisiert und theoretische und datenbezogene Unterstützung für die Staubreduzierung bereitstellt werden kann.In particular, the above steps include: the experiment platform can switch the working conditions by a manual remote control system, the two different conditions of ventilation and closing; The loader with arbitrary distributed load can generate various mechanical loading parameters, simulate the law of deformation and failure of the coal body under crustal stress conditions, and at the same time change the three-way force of the coal-rock mass during the force process to determine the optimal force range of the coal-rock mass; The traction speed loader mainly provides traction for the platform and the central control system transmits the signal through analysis and calculation to the integrated gearbox to control the traction; The implementation devices of various restriction modes mainly comprise a horizontally movable platform, a vertically movable platform and a fastening device 12. The horizontally movable platform 13 provides a horizontal transport channel for the entire experiment platform, so that the cutting bit can move transversely while it is subjected to the tensile force, a two-way column 18 is arranged above the horizontal movable platform 13. The vertically movable platform mimics the lifting device of the cutting roller so that the roller 7 can select different cutting methods in order to achieve the maximum coal mining rate. The vertically movable platform comprises a longitudinal lifting table 3, the fixing device is a device for fixing the coal rock mass, which can effectively ensure the stable state of the coal rock mass before cutting; the roller speed control device mainly provides the cutting speed of the cutting bit, and the central control system controls the relative rotational speed of the shaft of the drive pulley and the driven pulley within the continuously variable transmission 4 to control the speed of the roller and cut the coal rock mass effectively; The cutting picks can be changed into different shapes and different arrangement orders, and can be controlled through the man-machine exchange interface, the selection of the cutting picks mainly includes two shapes: the arrow shape and the chisel shape, and the order of arrangement includes sequential and cruciform types. According to the requirements of the Schräm experiment different forms of the combined Schräm are carried out. Depending on the underground workspace, the heading cutter head and the cutter roller can be switched manually for cutting; As the coal rock mass is cut by the cutting bit, the coal rock mass is subjected to a shear force 7 which creates a change in three-way force that can be monitored by the LU102255 mechanical monitoring system; During the cutting of the cutting picks, the generated dust is recorded by a dust monitoring device, and in the initial phase of embedding the coal rock mass, the diffusion process of the dust is recorded by a high-speed camera. When the room is filled with dust, the speed, concentration and dust particle size are tested by the phase Doppler interferometer 14, whereby the simulation of the cutting of coal-rock masses and the formation of dust can be effectively implemented and theoretical and data-related support for dust reduction can be provided .

Die obigen Schritte umfassen insbesondere: Die Außenseite der Experimentierplattform besteht aus Phenolharzmaterial zur Herstellung des Plattformgehäuses 16, die Gehäusegröße ist so ausgelegt, dass sie eine Länge, Breite und Höhe von 2000 mm x 1200 mm x 1000 mm und eine kreisförmige Entlüftungsöffnung mit einem Durchmesser von 200 mm auf der Seite des Gehäuses aufweist, und eine weitere Entlüftungsöffnung ist auf dem Gehäuse auf der gegenüberliegenden Seite der kreisförmigen Entlüftungsöffnung angeordnet, um den Zweck des Austauschs mit der externen Luft zu erreichen. Das Ein- und Ausschalten wird entsprechend den experimentellen Anforderungen von einem Elektromotor gesteuert, und wenn der Motor läuft, empfängt die Steuerung einen Impuls vom Impulseingangssignal, das Fenster steigt auf. Wenn der Motor stoppt, tritt der Impulsgeber kein Impulssignal mehr auf, und nachdem die Steuerung am Impulseingang erfasst wird, wird die Spannung nicht mehr an den elektrischen Fenstermotor gesendet. Es ist auch mit einer automatischen Tür zum Ersetzen der Inspektionsvorrichtung ausgestattet, die durch eine automatische Induktionsvorrichtung gesteuert wird, und der menschliche Körper wird durch einen Induktionsdetektor identifiziert. Wenn der Abstand von der Tür 100 mm beträgt, öffnet der Motorsteuerriemen die Tür, und wenn er 100 mm entfernt ist, wird die Tür automatisch geschlossen; Die Ladevorrichtung mit beliebiger verteilter Last kann unterschiedliche mechanische Belastungsparameter erzeugen und die Drei-Wege-Kraft der Schrämpicke während des Schrämvorgangs willkürlich ändern. Während des Schrämvorgangs sind verschiedene Kohletypen unterschiedlichen Kräften ausgesetzt. Die mechanische Verteilung verschiedener Kohletypen kann durch Lastbelastung gemessen werden.The above steps specifically include: The outside of the experiment platform is made of phenolic resin material to make the platform housing 16, the housing size is designed to have a length, width and height of 2000mm x 1200mm x 1000mm and a circular vent with a diameter of 200 mm on the side of the case, and another vent hole is arranged on the case on the opposite side of the circular vent hole for the purpose of exchanging with the external air. Switching on and off is controlled by an electric motor according to the experimental requirements, and when the motor is running, the controller receives a pulse from the pulse input signal, the window rises. When the motor stops, the pulse generator no longer receives a pulse signal, and after the control is detected at the pulse input, the voltage is no longer sent to the electric window motor. It is also equipped with an automatic door for replacing the inspection device, which is controlled by an automatic induction device, and the human body is identified by an induction detector. When the distance from the door is 100 mm, the motor timing belt opens the door, and when it is 100 mm away, the door closes automatically; The loader with arbitrary distributed load can generate different mechanical loading parameters and arbitrarily change the three-way force of the cutting picks during the cutting process. Different types of coal are exposed to different forces during the cutting process. The mechanical distribution of different types of coal can be measured by load loading.

Die Traktionsgeschwindigkeitsladevorrichtung liefert hauptsächlich Zugkraft für die Experimentierplattform. Auswahl der Geschwindigkeit wird über das Fernbedienungssystem durchgeführt, der Zentralprozessor empfängt das Signal und führt eine Berechnungsverarbeitung durch, um das verarbeitete Signal an das integrierte Getriebe zu übertragen. Nachdem das integrierte Getriebe das Signal empfangen hat, wählt das integrierte 8The traction speed loader mainly provides traction for the experiment platform. The speed selection is made through the remote control system, the central processor receives the signal and performs computational processing to transmit the processed signal to the integrated gearbox. After the integrated transmission has received the signal, the integrated 8 dials

Getriebe, wenn die Geschwindigkeit relativ fest ist, ein abgestuftes auswählbares festes LU102255 Übersetzungsverhältnis aus und ändert die Geschwindigkeit durch Zahnraddrehung. Wenn die Geschwindigkeit relativ schwankend ist, kann die Geschwindigkeit durch stufenlose Hydraulik geändert werden, und das Übersetzungsverhältnis kann kontinuierlich innerhalb eines bestimmten Bereichs geändert werden; Die Implementierungsvorrichtungen verschiedener Beschränkungsmodi umfassen hauptsächlich eine horizontal bewegliche Plattform, eine vertikal bewegliche Plattform und eine Befestigungsvorrichtung. Die horizontal bewegliche Plattform bietet einen horizontalen Transportkanal für die gesamte Experimentierplattform, so dass sich die Schrämpicke quer bewegen kann, während sie der Zugkraft ausgesetzt ist, die vertikal bewegliche Plattform ahmt die Hebevorrichtung der Schrämwalze nach, wählt den Absteigsabstand an der Mensch-Maschine-Austauschschnittstelle aus und übertragt das Signal an das zentrale Verarbeitungssystem. Das zentrale Verarbeitungssystem steuert den Motor, um die Bewegung des Drahtseils anzutreiben, so dass sich das feste Ende der Schrämpicke nach oben und unten bewegen kann, und das Aufwärts- und Abwärtsschneidverfahren der Schrämmaschine wird simuliert, um die maximale Kohleabbaurate zu erreichen. Die Befestigungsvorrichtung wird verwendet, um die Kohlen-Gesteinsmasse mit einem elektrischen Teleskoprahmen zu fixieren. Wenn die Schrämpicke anfängt zu schrämen, wird der elektrische Teleskoprahmen automatisch fixiert, wodurch der stabile Zustand der Kohlen-Gesteinsmasse vor dem Schrämen effektiv sichergestellt wird.Gearbox, if the speed is relatively fixed, selects a graduated fixed LU102255 gear ratio and changes the speed by rotating the gear. When the speed is relatively fluctuating, the speed can be changed by stepless hydraulics and the gear ratio can be changed continuously within a certain range; The implementation devices of various restriction modes mainly include a horizontally moving platform, a vertically moving platform, and a fixing device. The horizontally movable platform offers a horizontal transport channel for the entire experiment platform, so that the cutting bit can move transversely while it is exposed to the tensile force, the vertically movable platform imitates the lifting device of the cutting roller, selects the dismounting distance at the man-machine exchange interface and transmits the signal to the central processing system. The central processing system controls the motor to drive the movement of the wire rope so that the fixed end of the cutting bit can move up and down, and the cutting machine's up and down cutting process is simulated to achieve the maximum rate of coal mining. The fastening device is used to fix the coal rock mass with an electric telescopic frame. When the cutting bit starts to cut, the electric telescopic frame is automatically fixed, which effectively ensures the stable state of the coal rock before cutting.

Die obigen Schritte umfassen insbesondere: Die Walzendrehzahlsteuervorrichtung steuert hauptsächlich die Drehzahl der Walze. Wenn das Schrämverschleißmechanikexperiment durchgeführt wird, steuert die zentrale Steuerung den Antriebsriemen und den Arbeitsdurchmesser des mechanischen stufenlosen Getriebes und ändert dann die Kombination der Haupt- und angetriebenen Räder, um die Kraft zu übertragen, und kann eine kontinuierliche Änderung des Übersetzungsverhältnisses erreichen, wodurch die beste Übereinstimmung zwischen dem Antriebsstrang und den Motorbedingungen erhalten wird; Die Auswahl der Schrämpicke wird über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle durchgeführt. Die Schrämpicke können je nach Art in zwei Formen unterteilt werden: Pfeilform und Meißelform. Die Reihenfolge der Anordnung kann in sequentielle und kreuzförmige Typen unterteilt werden, und die Größe und Anzahl der Schrämpicke kann ebenfalls ausgewählt werden. Je nach den Erfordernissen des Experiments können verschiedene Koordinationsschneiden durchgeführt werden. Je nach Untertagearbeitsraum können der Vortrieb-Schneidkopf und die Schrämwalze manuell zum Schrämen umgeschaltet werden.Specifically, the above steps include: The roller speed control device mainly controls the speed of the roller. When doing the cutting wear mechanics experiment, the central controller controls the drive belt and working diameter of the mechanical continuously variable transmission and then changes the combination of the main and driven gears to transmit the power and can achieve a continuous change in the gear ratio, making the best match is maintained between the powertrain and engine conditions; The selection of the cutting bits is carried out via a man-machine interface. The cutting picks can be divided into two shapes, depending on the type: arrow shape and chisel shape. The order of arrangement can be divided into sequential and cruciform types, and the size and number of cutting picks can also be selected. Various coordination cuts can be performed depending on the requirements of the experiment. Depending on the underground work area, the advance cutting head and the cutting roller can be switched manually for cutting.

Das mechanische Überwachungssystem verwendet hauptsächlich einen Drei-Wege- Kraftsensor und ein achteckiges Ringergometer 6, um die mechanischen Parameter zu messen.The mechanical monitoring system mainly uses a three-way force sensor and an octagonal ring ergometer 6 to measure the mechanical parameters.

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Während des Schrämvorgangs werden die Schrämpicke und die Kohlen-Gesteinsmasse LU102255 aufgrund der Scherwirkung einer Drei-Wege-Kraft ausgesetzt, und das achteckige Ringergometer ist am festen Ende der Schrämpicke angeschlossen, und ein Drei-Wege- Kraftsensor ist an der Befestigungsvorrichtung von Kohlen-Gesteinsmassen installiert, um die Kraft von Schrämpicken und Kohlen-Gesteinsmassen während des Schrämvorgangs zu testen; Während des Schrämvorgangs steht die Schrämpicke in Kontakt mit der Kohlen-Gesteinsmasse, verursacht einen dichten Kernbruch, dies wiederum erzeugt Staub. Die Diffusionstrajektorie, Geschwindigkeit, Konzentration, Partikelgröße usw. des erzeugten Staubes werden durch eine Staubüberwachungsvorrichtung getestet. Die Diffusion von Staub wird durch eine Hochgeschwindigkeitskamera überwacht. Wenn der Raum mit Staub gefüllt ist, werden die Geschwindigkeit, Konzentration und Partikelgröße des Staubs durch ein Phasen-Doppler- Interferometer getestet, um die Simulation des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung effektiv zu realisieren und theoretische und datenbezogene Unterstützung für den Staubfall bereitzustellen.During the cutting process, the cutting bit and the coal rock LU102255 are subjected to a three-way force due to the shear action, and the octagonal ring ergometer is connected to the fixed end of the cutting bit and a three-way force sensor is attached to the fastening device of the coal rock mass installed to test the force of cutting picks and coal rock masses during the cutting process; During the cutting process, the cutting bit is in contact with the coal rock mass, causing a dense core fracture, which in turn generates dust. The diffusion trajectory, velocity, concentration, particle size, etc. of the generated dust are tested by a dust monitor. The diffusion of dust is monitored by a high-speed camera. When the room is filled with dust, the speed, concentration and particle size of the dust are tested by a phase Doppler interferometer in order to effectively simulate the cutting of coal rock masses and the formation of dust and to provide theoretical and data-related support for the dust fall .

Genauer wie folgt: Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die Experimentierplattform die Arbeitsbedingungen durch ein manuelles Fernbedienungssystem umschalten, die zwei verschiedene Bedingungen der Belüftung und des Schließens; Die mechanische Belastungsvorrichtung 15 mit beliebiger verteilter Last kann verschiedene mechanische Belastungsparameter erzeugen, die Dreiwegekraft der Kohlen-Gesteinsmasse während des Kraftprozesses ändern und den optimalen Kraftbereich der Kohlen-Gesteinsmasse bestimmen; Die Traktionsgeschwindigkeitsladevorrichtung stellt hauptsächlich Zugkraft für die Plattform bereit, und das zentrale Steuersystem überträgt das Signal durch Analyse und Berechnung an das integrierte Getriebe 2, um die Zugkraft zu kontrollieren; Die Implementierungsvorrichtungen verschiedener Beschränkungsmodi umfassen hauptsächlich eine horizontal bewegliche Plattform 13, einen Längshubtisch 3 und eine Befestigungsvorrichtung 12. Die horizontal bewegliche Plattform 13 bietet einen horizontalen Transportkanal für die gesamte Experimentierplattform, so dass die Schrämpicke 5 quer bewegt werden kann, während sie der Zugkraft ausgesetzt ist, und die vertikal bewegliche Plattform 2 imitiert die Hebevorrichtung der Schrämwalze 7, so dass die Trommel 7 verschiedene Schrämverfahren auswählen kann, um die maximale Kohleabbaurate zu erreichen. Die Befestigungsvorrichtung 12 ist eine Vorrichtung zum Fixieren der Kohlen-Gesteinsmassen, die den stabilen Zustand der Kohlen-Gesteinsmassen vor dem Schneiden effektiv sicherstellen kann; Die Walzendrehzahlsteuervorrichtung stellt hauptsächlich die Schrämgeschwindigkeit der Schrämpicke 5 bereit, und das stufenlose Getriebe 4 wird durch das zentrale Steuersystem gesteuert, um die Drehzahl der Walze zu steuern und die Kohlen- Gesteinsmasse effektiv zu schrämen; Die Schneidpicke 5 kann in LU102255 verschiedene Formen und verschiedenen Anordnungsreihenfolgen transformiert werden. Es kann durch die Mensch-Maschine-Austauschschnittstelle gesteuert werden. Die Auswahl der Schrämpicke umfasst hauptsächlich zwei Formen: die Pfeilform und die Meißelform. Die Reihenfolge der Anordnung umfasst sequentielle und kreuzförmige Typen. Gemäß den Anforderungen des Schrämexperiments werden verschiedene Formen des kombinierten Schrämens durchgeführt. Je nach dem Untertagearbeitsraum können der Vortrieb-Schneidkopf und die Schrämwalze 7 manuell zum Schrämen umgeschaltet werden; Beim Schrämen der Kohlen-Gesteinsmasse durch die Schrämpicke wird die Kohlen-Gesteinsmasse einer Scherkraft ausgesetzt, die eine Änderung der Dreiwegekraft erzeugt, die durch das mechanische Überwachungssystem überwacht werden kann; Beim Schrämen der Kohlen-Gesteinsmasse durch die Schrämpicke wird die Kohlen-Gesteinsmasse einer Scherkraft ausgesetzt, die eine Änderung der Dreiwegekraft erzeugt, die durch das mechanische Überwachungssystem überwacht werden kann; Während des Schrämens durch die Schrämpicke wird der erzeugte Staub von einer Staubüberwachungsvorrichtung überwacht. In der Anfangsphase der Einbettung der Kohlen-Gesteinsmasse wird der Diffusionsprozess des Staubes durch die Hochgeschwindigkeitskamera 10 aufgenommen. Wenn der Raum mit Staub gefüllt ist, werden die Geschwindigkeit, Konzentration und Partikelgröße des Staubes durch das Phasen-Doppler- Interferometer 14 getestet, um die Simulation des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung effektiv zu realisieren und theoretische und datenbezogene Unterstützung für den Staubfall bereitzustellen.More specifically, as follows: As shown in Fig. 1, the experiment platform can switch the working conditions by a manual remote control system, the two different conditions of ventilation and closing; The arbitrary distributed load mechanical loading device 15 can generate various mechanical loading parameters, change the three-way force of the coal-rock mass during the force process, and determine the optimum force range of the coal-rock mass; The traction speed loader mainly provides traction for the platform, and the central control system transmits the signal through analysis and calculation to the integrated gearbox 2 to control the traction; The implementation devices of different restriction modes mainly comprise a horizontally movable platform 13, a longitudinal lifting table 3 and a fastening device 12. The horizontally movable platform 13 provides a horizontal transport channel for the entire experiment platform, so that the cutting bit 5 can be moved transversely while it is subjected to the tensile force , and the vertically movable platform 2 imitates the lifting device of the cutting roller 7, so that the drum 7 can select different cutting methods in order to achieve the maximum coal mining rate. The fastening device 12 is a device for fixing the coal rock masses, which can effectively ensure the stable state of the coal rock masses before cutting; The roller speed control device mainly provides the cutting speed of the cutting pit 5 and the continuously variable transmission 4 is controlled by the central control system to control the speed of the roller and to cut the coal rock effectively; The cutting pick 5 can be transformed into LU102255 of various shapes and various order of arrangement. It can be controlled through the human-machine exchange interface. There are two main shapes to choose from: the arrow shape and the chisel shape. The order of arrangement includes sequential and cruciform types. According to the requirements of the cutting experiment, various forms of combined cutting are carried out. Depending on the underground working area, the advance cutting head and the cutting roller 7 can be switched manually for cutting; As the coal rock mass is cut by the cutting bit, the coal rock mass is subjected to a shear force which creates a change in three-way force that can be monitored by the mechanical monitoring system; As the coal rock mass is cut by the cutting bit, the coal rock mass is subjected to a shear force which creates a change in three-way force that can be monitored by the mechanical monitoring system; During the cutting process through the cutting picks, the generated dust is monitored by a dust monitoring device. In the initial phase of embedding the coal-rock mass, the diffusion process of the dust is recorded by the high-speed camera 10. When the room is filled with dust, the speed, concentration and particle size of the dust are tested by the phase Doppler interferometer 14 in order to effectively realize the simulation of the cutting of coal rock masses and the formation of dust and theoretical and data-related support for the dust fall to provide.

Wie in Abbildung 2 gezeigt, die Außenseite der Experimentierplattform besteht aus einem Phenolharzmaterial, um ein Plattformgehäuse 16 herzustellen. Die Gehäusegröße ist für eine Länge, Breite und Höhe von 2000 mm x 1200 mm x 1000 mm ausgelegt. Seitlich des Gehäuses befindet sich die kreisförmige Entlüftungsöffnung mit einem Durchmesser von 200 mm, das Ein- und Ausschalten wird entsprechend den experimentellen Anforderungen durchgeführt und von einem Elektromotor gesteuert, wenn der Motor läuft, empfängt die Steuerung einen Impuls vom Impulseingangssignal, das Fenster steigt auf, wenn der Motor stoppt, tritt der Impulsgeber kein Impulssignal mehr auf, und nachdem die Steuerung am Impulseingang dies erfasst hat, wird die Spannung nicht mehr an den elektrischen Fenstermotor gesendet. Es ist auch mit einer automatischen Tür zum Ersetzen der Inspektionsvorrichtung ausgestattet, die durch eine automatische Induktionsvorrichtung gesteuert wird, und der menschliche Körper wird durch einen Induktionsdetektor identifiziert. Wenn die Entfernung von der Tür 100 mm beträgt, öffnet der Motorsteuerriemen die Tür, und wenn der Abstand 100 mm beträgt, wird die Tür automatisch geschlossen; die Ladevorrichtung 15 mit beliebiger verteilter Last kann 11 unterschiedliche mechanische Belastungsparameter erzeugen und die Dreiwegekraft der LU102255 Schrämpicke während des Schrämvorgangs willkürlich ändern. Während des Schrämvorgangs sind verschiedene Kohletypen unterschiedlich beansprucht, durch Lastbelastung kann die mechanische Verteilung verschiedener Kohletypen gemessen werden. Die Walzendrehzahlsteuervorrichtung steuert hauptsächlich die Drehzahl der Walze 7. Wenn das Schneidverschleißmechanikexperiment durchgeführt wird, steuert die zentrale Steuerung den Antriebsriemen und den Arbeitsdurchmesser des mechanischen stufenlosen Getriebes 4, um die Kombination der Haupt- und angetriebenen Räder zu ändern, um die Kraft zu übertragen, so dass eine kontinuierliche Änderung des Übersetzungsverhältnisses realisiert werden kann, wodurch die beste Anpassung zwischen dem Antriebsstrang und den Motorbedingungen erhalten wird.As shown in Figure 2, the outside of the experiment platform is made of a phenolic resin material to make a platform housing 16. The housing size is designed for a length, width and height of 2000 mm x 1200 mm x 1000 mm. On the side of the housing there is the circular vent with a diameter of 200 mm, the switching on and off is carried out according to the experimental requirements and controlled by an electric motor, when the motor is running, the controller receives a pulse from the pulse input signal, the window rises, when the motor stops, the pulse generator no longer generates a pulse signal, and after the control at the pulse input has detected this, the voltage is no longer sent to the electric window motor. It is also equipped with an automatic door for replacing the inspection device, which is controlled by an automatic induction device, and the human body is identified by an induction detector. When the distance from the door is 100mm, the motor timing belt will open the door, and when the distance is 100mm, the door will automatically close; the loader 15 with arbitrary distributed load can generate 11 different mechanical loading parameters and arbitrarily change the three-way force of the LU102255 cutting picks during the cutting process. During the cutting process, different types of coal are stressed differently; the mechanical distribution of different types of coal can be measured through load loading. The roll speed control device mainly controls the speed of the roll 7. When the cutting wear mechanics experiment is carried out, the central controller controls the drive belt and working diameter of the mechanical continuously variable transmission 4 to change the combination of the main and driven gears to transmit the power, so that a continuous change of the gear ratio can be realized, whereby the best match between the drive train and the engine conditions is obtained.

Wie in Abbildung 3- Abbildung 5 gezeigt, wird die Auswahl der Schrämpicke 5 über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle durchgeführt. Die Schrämpicke können je nach Art in zwei Formen unterteilt werden: Pfeilform und Meißelform. Je nach Art des Schrämens sind sie in Kegelstrump und Plattenform unterteilt. Die Reihenfolge der Anordnung kann in sequentielle und kreuzförmige Typen unterteilt werden, und die Größe und Anzahl der Schrämpicke kann ebenfalls ausgewählt werden. Je nach den Erfordernissen des Experiments können verschiedene Passschneiden durchgeführt werden. Je nach dem Untertagearbeitsraum können der Vortrieb- Schneidkopf und die Schrämwalze manuell zum Schrämen umgeschaltet werden.As shown in Figure 3- Figure 5, the selection of the cutting bits 5 is carried out via a man-machine interface. The cutting picks can be divided into two shapes, depending on the type: arrow shape and chisel shape. Depending on the type of cutting, they are subdivided into a cone and plate shape. The order of arrangement can be divided into sequential and cruciform types, and the size and number of cutting picks can also be selected. Depending on the requirements of the experiment, various custom cutting can be performed. Depending on the underground working area, the advance cutting head and the cutting roller can be switched manually for cutting.

Die in der vorliegenden Erfindung nicht erwähnten Teile können unter Bezugnahme auf den Stand der Technik realisiert werden.The parts not mentioned in the present invention can be realized with reference to the prior art.

Es ist anzumerken, dass alle äquivalente oder offensichtliche Variante, die von Fachleuten unter der Lehre dieser Beschreibung vorgenommen werden, im Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen sollten.It should be noted that all equivalent or obvious variations made by those skilled in the art under the teaching of this description should fall within the scope of the present invention.

1212th

Claims (6)

PatentansprücheClaims 1. Ein Simulationsexperimentssystem zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen- Gesteinsmassen und der Staubentwicklung, das eine Experimentierplattform umfasst, dadurch gekennzeichnet , dass auf der Experimentierplattform ein Schrämprüfstand gelegt ist, auf dem die Kohleblockprobe, eine Ladevorrichtung mit beliebiger verteilter Last, eine Traktionsgeschwindigkeit-Ladevorrichtung, eine Implementierungsvorrichtung verschiedener Beschränkungsmodi, eine Walzendrehzahl-Steuervorrichtung und eine Schrämpicke- Umschaltvorrichtung, eine mechanische Überwachungsvorrichtung und eine Staubüberwachungsvorrichtung angeordnet sind, das Experimentssystem jedes Subsystem durch ein zentrales Steuersystem steuert, um die experimentellen Anforderungen zu erfüllen; die Ladevorrichtung mit beliebiger verteilter Last befindet sich auf einer benachbarten Seite der Kohleblockprobe, und das zentrale Steuersystem steuert das Strukturblatt, um unterschiedliche mechanische Belastungen an der Kohleblockprobe durchzuführen und unterschiedliche mechanische Belastungsparameter zu erzeugen; die Traktionsgeschwindigkeitsladevorrichtung ist für die Bereitstellung der Zugkraft für die Experimentierplattform vorgesehen, und die Traktionsgeschwindigkeits-Ladevorrichtung steuert sie durch ein zentrales Steuersystem; die Implementierungsvorrichtungen verschiedener Beschränkungsmodi umfassen vor allem eine horizontal bewegliche Plattform, eine vertikal bewegliche Plattform und eine Befestigungsvorrichtung, wobei die horizontal bewegliche Plattform einen horizontalen Transportkanal für die gesamte Experimentierplattform bereitstellt , so dass sich die Schrampicke bei der Bewirkung der Zugkraft quer bewegen kann, wobei die vertikale bewegliche Plattform die Hebevorrichtung der Schrämwalze nachahmt, einen Abstiegsabstand an der Mensch-Maschine-Schnittstelle auswählt und das Signal an das zentrale Steuersystem überträgt; das zentrale Steuersystem dient dazu, den Motor zu steuern, um die Bewegung des Drahtseils anzutreiben, so dass sich das feste Ende der Schrämpicke nach oben und unten bewegen kann, um das Aufwärts- und Abwärtsschrämverfahren der Schrämmaschine zu simulieren; die Walzendrehzahlsteuervorrichtung umfasst ein stufenloses Getriebe, das sich über dem Längshubtisch befindet, um die Drehzahl der Walze zu steuern; die Schrämpicke-Umschaltvorrichtung umfasst eine Schneidpicke, ein Befestigungsende einer Schrämpicke, einen Motor und ein Drahtseil, wobei sich die Schneidpicke auf einer benachbarten Seite der Kohleblockprobe befindet; 13 die Experimentierplattform ist auch mit einer mechanischen Überwachungsvorrichtung LU102255 und einer Staubüberwachungsvorrichtung ausgestattet, wobei die mechanische Überwachungsvorrichtung zur Überwachung der Änderung der Dreiwegekraft von Kohlen- Gesteinsmassen bei der Bewirkung der Scherkraft verwendet wird; die Staubüberwachungsvorrichtung wird für die Überwachung der Staubentwicklung während des Schrämvorgangs von Kohlen-Gesteinsmassen verwendet.1. A simulation experiment system for simulating the cutting of coal rock masses and the development of dust, which comprises an experiment platform, characterized in that a cutting test rig is placed on the experiment platform on which the coal block sample, a loading device with any distributed load, a traction speed loading device , an implementing device of various restriction modes, a roller speed control device and a cutting pick switching device, a mechanical monitoring device and a dust monitoring device are arranged, the experimental system controls each subsystem through a central control system to meet the experimental requirements; the arbitrarily distributed load loading device is on an adjacent side of the carbon block sample and the central control system controls the structural sheet to apply different mechanical loads to the carbon block sample and to generate different mechanical load parameters; the traction speed loader is intended to provide the pulling force for the experimental platform, and the traction speed loader controls it through a central control system; The implementation devices of different restriction modes mainly include a horizontally movable platform, a vertically movable platform and a fastening device, the horizontally movable platform providing a horizontal transport channel for the entire experiment platform, so that the Schrampicke can move transversely when the tensile force is exerted vertical moving platform mimicking the lifting device of the cutting roller, selecting a descent distance at the man-machine interface and transmitting the signal to the central control system; the central control system is used to control the motor to drive the movement of the wire rope so that the fixed end of the cutting bit can move up and down to simulate the up and down cutting process of the cutting machine; the roll speed control device comprises a continuously variable transmission located above the longitudinal elevator table to control the speed of the roll; the cutting bit switching device comprises a cutting bit, a mounting end of a cutting bit, a motor, and a wire rope, the cutting bit being on an adjacent side of the carbon block sample; 13 the experimental platform is also equipped with a mechanical monitoring device LU102255 and a dust monitoring device, the mechanical monitoring device being used to monitor the change in the three-way force of masses of coal in the application of the shear force; the dust monitoring device is used for monitoring the development of dust during the cutting process of coal-rock masses. 2. Ein Simulationsexperimentssystem zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen- Gesteinsmassen und der Staubentwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Staubüberwachungsvorrichtung eine Hochgeschwindigkeitskamera und ein Phasen-Doppler- Interferometer umfasst, wobei der Diffusionsprozess von Staub durch eine hochauflösende Kamera erfasst und die Geschwindigkeit, Konzentration und Partikelgröße von Staub durch ein Phasen-Doppler-Interferometer getestet wird.2. A simulation experiment system for simulating the cutting of coal rock masses and the development of dust according to claim 1, characterized in that the dust monitoring device comprises a high-speed camera and a phase Doppler interferometer, the diffusion process of dust being detected by a high-resolution camera and the speed , Concentration and particle size of dust is tested by a phase Doppler interferometer. 3. Ein Simulationsexperimentssystem zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen- Gesteinsmassen und der Staubentwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein quaderförmiges Gehäuse auf der Experimentierplattform angeordnet ist, wobei das quaderförmige Gehäuse mit einer kreisformigen Entlüftungsöffnung zum Luftaustausch mit der Außenwelt ausgestattet ist.3. A simulation experiment system for simulating the cutting of coal rock masses and the development of dust according to claim 1, characterized in that a cuboid housing is arranged on the experiment platform, the cuboid housing being equipped with a circular vent opening for air exchange with the outside world. 4. Ein Simulationsexperimentssystem zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen- Gesteinsmassen und der Staubentwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidpicke pfeilförmig und meißelförmig ausgebildet, und die Reihenfolge der Anordnung eine sequentielle und eine kreuzweise Form umfasst.4. A simulation experiment system for simulating the cutting of coal rock masses and the formation of dust according to claim 1, characterized in that the cutting picks are arrow-shaped and chisel-shaped, and the order of the arrangement comprises a sequential and a cross shape. 5. Ein Simulationsexperimentssystem zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen- Gesteinsmassen und der Staubentwicklung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge, Breite und Höhe des quaderförmigen Gehäuses jeweils 2000 mm, 1200 mm bzw. 1000 mm beträgt und die kreisförmige Entlüftungsöffnung einen Durchmesser von 200 mm aufweist.5. A simulation experiment system for simulating the cutting of coal rock masses and the formation of dust according to claim 3, characterized in that the length, width and height of the cuboid housing are each 2000 mm, 1200 mm and 1000 mm and the circular vent has a diameter of 200 mm. 6. Ein experimentelles Verfahren eines Simulationsexperimentssystems zu dem Simulieren des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: a. verschiedene mechanische Belastungsparameter werden durch die Ladevorrichtung mit beliebiger verteilter Last erzeugt, und die Größe der Dreiwegekraft der Kohleblockprobe während der Kraftwirkung wird verändert, um den optimalen Kraftbereich von Kohlen- Gesteinsmassen zu bestimmen; b. die Zugkraft wird durch die Traktionsgeschwindigkeitsladevorrichtung für die Experimentierplattform bereitgestellt, und das zentrale Steuersystem überträgt das Signal durch die Auswertung an das integrierte Getriebe, um die Zugkraft zu steuern; die horizontal 14 bewegliche Plattform stellt einen quer beweglichen Transportkanal für die gesamte LU102255 Experimentierplattform bereit, so dass sich die Schrämpicke bei der Bewirkung der Zugkraft quer bewegen kann, und die Hebevorrichtung der Schrämwalze wird durch die vertikal bewegliche Plattform imitiert, so dass die Walze verschiedene Schrämverfahren auswählen kann, um das maximale Gewinnungsgrad zu erreichen;6. An experimental method of a simulation experiment system for simulating the cutting of coal rock masses and the formation of dust according to claim 1, characterized in that it comprises the following steps: a. various mechanical loading parameters are generated by the loader with arbitrarily distributed load, and the magnitude of the three-way force of the coal block sample during the force action is changed to determine the optimum force range of coal rock masses; b. the pulling force is provided by the traction speed loader for the experiment platform, and the central control system transmits the signal through the evaluation to the integrated gearbox in order to control the pulling force; the horizontally movable platform provides a transversely movable transport channel for the entire LU102255 experiment platform, so that the cutting bit can move transversely when the pulling force is applied, and the lifting device of the cutting roller is imitated by the vertically moving platform, so that the roller can perform various cutting processes can choose to achieve the maximum recovery rate; c. die Schrämgeschwindigkeit der Schrämpicke wird durch die Walzendrehzahlsteuervorrichtung bereitgestellt, und die relative Rotationsgeschwindigkeit der Welle der Antriebsriemenscheibe und der Abtriebsriemenscheibe innerhalb des stufenlosen Getriebes wird durch das zentrale Steuersystem gesteuert, um die Drehzahl der Walze zu steuern, wodurch ein effektives Schrämen von Kohlen-Gesteinsmassen durchgeführt wird;c. the cutting speed of the cutting bit is provided by the roller speed control device, and the relative rotational speed of the shaft of the drive pulley and the driven pulley within the continuously variable transmission is controlled by the central control system to control the speed of the roller, thereby effectively cutting coal rock masses ; d. die Staubüberwachungsvorrichtung wird verwendet, um die Geschwindigkeit, Konzentration und Partikelgröße des Staubes zu testen, wodurch die Simulation des Schrämens von Kohlen-Gesteinsmassen und der Staubentwicklung effektiv ermöglicht wird.d. the dust monitor is used to test the speed, concentration and particle size of the dust, which enables the simulation of coal rock cutting and dust generation effectively.
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