[发明专利]单颗粒煤矸冲击振动试验装置及其应用

说明书

本发明涉及一种单颗粒煤矸冲击振动试验装置及其应用，包括由下而上依次设置的振动台、门架及牵拉装置，所述门架上设置有落煤装置和触发装置，所述牵拉装置与落煤装置连接，通过牵拉装置拉放落煤装置实现落煤装置在门架上的升降，当落煤装置向上升起与触发装置接触时，触发装置打开落煤装置使落煤装置内的试样下落，下落的试样砸在振动台上完成冲击振动试验。本发明试验装置，事先将试样放置在落煤装置上，再通过牵拉装置将落煤装置拉升到试验高度，触发装置触动落煤装置上的开关使试样落下，下落后的试样砸在振动台上，通过获取下落试样及砸落后振动台的各项参数来进行后续的数据分析。

技术领域

本发明涉及一种单颗粒煤矸冲击振动试验装置及其应用，属于煤矿开采技术领域。

背景技术

煤炭在我国能源中处于主导地位，关乎国民工业和农业的发展，在整个国民经济中具有举足轻重的地位。煤炭开采技术的发展是提高煤炭开采率的重要措施，是提高煤炭产量的重要手段。同时，煤炭开采自动化有利于改善工人劳动条件，降低人身伤亡事故，提高劳动生产效率。厚煤层约占我国煤炭总储量的44.8％。每年近30亿吨煤炭中的相当一部分是采用放顶煤的方法开采出来，因此放顶煤技术的研究和推广对我国煤炭工业的发展具有特别重要的意义。目前在综采自动化放顶煤开采过程中，顶煤放落主要是依靠人工目测来判断控制，由于采煤工作面灰尘大，条件恶劣，带来现场操作工人安全问题，且人工难以准确判断顶煤放落程度，不可避免地导致放煤过程的过放状况和欠放状况，如何根据煤炭放落程度确定放煤口放煤时间是综采放顶煤开采过程中遇到的难题。随着采煤工作面产量增加，需要提高液压支架移架速度，手动控制放煤口启闭的方法已不再适用电液放顶煤支架操作需要。煤矸界面的自动识别是实现自动控制放煤口启闭和放顶煤开采自动化的基础，它因此成为了煤炭生产过程中的一项基础性课题。

现阶段放顶煤开采过程中煤矸自动识别方法的研究多在射线识别和图像识别领域，其识别效率较低，现场干扰因素较大。煤与矸石虽都属于岩石，但是其物理属性相差较大，落煤过程中冲击液压支架时会产生不同的振动响应信号，若以这些振动响应信号为基础，采取科学的方法将其分辨出来并加以利用，可为放顶煤开采中的煤矸识别提供一种新思路。近几年，国内部分学者开展了基于尾梁振动信号的煤矸界面识别方法研究，取得了很有效的成果，通过对信号处理和特征提取，已能在实验室中较准确地识别煤矸界面，但是离实际工程应用还有很大的差距，识别方法也并不完善。同时，由于相关理论的缺失，严重制约了基于数据分析进行放顶煤开采煤矸识别的理论发展与煤矸识别技术的实际应用。为清晰地了解在各种现场条件下信号产生的本质原因及真实传播规律，在研究过程中，需要对岩石与煤冲击尾梁时的振动特征进行定量分析，但是现阶段缺乏合理的实验装置，用以验证和辅助研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种单颗粒煤矸冲击振动试验装置。

本发明还提供上述单颗粒煤矸冲击振动试验装置的使用方法。

本发明的技术方案如下：

单颗粒煤矸冲击振动试验装置，包括由下而上依次设置的振动台、门架及牵拉装置，所述门架上设置有落煤装置和触发装置，所述牵拉装置与落煤装置连接，通过牵拉装置拉放落煤装置实现落煤装置在门架上的升降，当落煤装置向上升起与触发装置接触时，触发装置打开落煤装置使落煤装置内的试样下落，下落的试样砸在振动台上完成冲击振动试验。本发明试验装置，事先将试样放置在落煤装置上，再通过牵拉装置将落煤装置拉升到试验高度，触发装置触动落煤装置上的开关使试样落下，下落后的试样砸在振动台上，通过获取下落试样及砸落后振动台的各项参数来进行后续的数据分析。

优选的，所述振动台的底部设有一T型台。此设计的好处在于，设置一个宽大的T型台，能够增加整个试验装置的稳定性，确保后续试验过程中各项参数的准确性。