Способ исследования пылеобразования при движении измельченного материала и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК E21F5/00 

1122 закреплен неподвижно на станине, а другой подвтсно связан, е рабочим каналом посредством каретки, усТаноАпеняой с возможностью перемещения по направлякщкм, жестко закрепленным на боковой стенке иа&очего канала параллельно его продольной оси,а приспособление для фиксирования канала «заданном положении содержит две полосы с радиальньпФ пазами, изогнутые по дуге окружности и закрепленные на станине по обе стороны канала параллельно его продольной оси, и установленные в этих па:зах симметрично относительно вертикальной плоскости проходящей через ось поворота канала, две планки с установленными на них фиксаторами положения и амортизаторами.

1. Способ исследования пылеобразования при движении измельченного материала, включакиций перемещение пробы по канешу со скоростью, равной максимальной скорости Д1бижения материала в реальньк условия, и определение степени измельчения пробы, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения точности определения параметров нгшбольшёго пылеобразования при самотечном движении материала по наклонной вьфаботке, перемещение пробы по каналу осуществляют путем многократного проведения ее из нижнего положения в верхнее, причем число переведений пробы в верхнее положение принимают равным отношению длин реальной наклонной выработки и канала. 2. Устройство для исследования пылеобразования при движении измельченного материала, включающее рабочий канал и подложку для сбрасывания на нее материала, отличающееся тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения точности определения параметров наибольшего пы- леобразования при самотечном движении .материала по наклонной горной выЬ работке, оно снабжено станиной, причем рабочий канал установлен на станине с возможностью поворота в вертикальной плоскости и снабжен механизмом для поочередного переведения каждого из его концов из нижнего положения в верхнее с приспособлением для фиксирования канала в заданном полоtc жении под углом 35-90 к горизонту, сх причем рабочий канал имеет съемсо ные торцовые крьшжи с углублениями | для установки подложек из различHbix пород и материалов. 3. Устройство по п. 2, о т л и ч .а ю щ е е с я тем, что механизм для поочередного переведения каждого из концов рабочего канала из нижнего положения в верхнее содержит реверсивный привод и пружинный ускорительный механизм, выполненньй в виде пружинь растяжения, один конец которой

Изобретение относится к Горному д лу и предназначено для изучения пылеобразования при самотечном двйжении отбитого угля в наклонных и вертикальных горных выработках, в частности, HJa крутых Пластах, При выемке крутш угольных пластов оснрвныьм источниками поступлени пыпи в атмосферу являются зона отделения от массива и разрушения угля и поток движущегося самотеком отбитого угля. Для эффективного применения средств пылеподавления необэсодимо правильно оценить количествен ное соотношение интенсивностей образ вания пьщевых частиц в каждом из указанных истсгчникоз пыли. Наименее решенной частью этой задачи является определение количества йьшевых частиц, образую1цихся при самотечном движении материала по наклонным выработкам, длиной порядка :ibo м. Определение для указанных условий .прироста содержания пылевидных часткц путем отбора и рассева шихтных проб осложняется, с одной стороны, весьма большой трудоемкостью, с другой - ненадежностью вследствие Не.равномерности процессов и значительных потерь пылевьк фракций при отбой ке и транспортировании угля (переход во взвешенное состояние и унос вентиляционньм потоком, задержание неровностя1«1 выработок, оседание на элементах крепей). Поэтому определе.ние дополнительного пыле образования при движении разрушенйого угля по уг леспускмым выработкам наиболее ра;1 онально проводить в лабораторных УСЛОВИЯХ ни специальном стенде, имитирующем наиболее жесткие условия из мельчения в реальном процессе. Известен cnoccrf) йзуче1шя механических свойств углей путем размола и. дробления во вращающемся барабане tlL Известен стенд для изучения механических свойств углей таким способом, который обычно представляет собой . барабан с горизонтальной осью вращения, имемфсй полосы на внутренней поверхности и приводной ме: аш1зм. Разрушение в барабане происходит в результате истирания принудительно перемевмваемьос частиц друг о друга и о стенки барабана, а также - ударов о его боковую поверхность, соцершаюлую вращательное движение. Степень измельчения определя ют путем рассева материала до и после разрушеш1я в барабане и сравнеш1я содержания фршсций заданных размеров, в частности - пылевых С23.. Недостатком известного способа и стенда является отш1чие условий разрушения в нем от рейльйых, где измельчение в наибольшей степени происходит за счет ударов о неподвижные поверхности крепи иВ1фаботки частиц и кусков угля, поступательно движущихся со скоростью, завис ящей от параметров потока угля и углеспускной вьфаботки. Известен также способ исследова:ния пьше0бразова1шя и пылевьщеления путем однократногр сбрасьпвагагя навески угля в канале с произвольно ш |бран11 | высоты на Подложку и устройство дед осуществления этого способа, которое состоит из вертикального канала, установленного н;еподвижнб на станине, с загрузочным и раэгруэочным приспособлениями в виде 3.11 шиберов на.его концах. На таком стенде может быть определено количество пыли, образующейся при ударе о торец канала, путем сравнения фракционного состава пробы до и после опыта ГЗЗ . Однако произвольно выбранная в рассматриваемом стендг высота сбрасы вайия пробы не позволяет воспроизводить удар с конечной скоростью, раврой максимальной скорости движения угля в реальных условиях по углеспускнрй вьфаботке. . , : Кроме того, однократное сбрасывание навески не соответствует условийм разрушения угля в углеспускной вы работке, которое может происходить за счет многократных ударов каждого элементарного объема угля, снова развивающего максимальную скорость движения после каждого соударения с Неподвижным препятствием. Наиболее близким к изобретению является способ исследования измельчения угля путем однократного сбрасывага я. пробы в вертикальном канале с высоты, при свободном падегада с которой материал приобретает скорост равную максимальной в реальнюс условиях и стенд для осуществления это го способа, который состоит из неподвижного: .вертикального канала с торцевой покрытой полиэтиленом под ложкой. Степень измель ения определяют сравнением гранулометрического состава материала до и после опыта. Этот способ исследования позволя ет определить количествЬ пыли, образующейся в случае падения угля, со проводщакхцегося однократным ударом о прёпрятсвиев конце пути движения }. Однако этот способ, как и описаяные вьвпе, не позволяет имитиро.вать условия разрушения при движении материала по наклонной выработке длииой порядка 100 м, где Чздии и тот же объём материала подвергается многократным ударам о различные предприятия (элементы крепи, неровности выработки и т.п.). Для имитации.таких УСЛОВИЙ в хдаисанном стенде потребуется многократная выгрузка и перенесение пробы для повторной загрузки в канал. Это приведет к снижению точности оценки процесса из-за потери части пылевой фракции и к больпщм затратам труда и времени на проведение эксперимента. Цепью изобретения является снижение трудоемкости и повьш1ение точности определения параметров наибольшего пьтеобразования при самотечном движении материала по наклонной горной вьфаботке. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу исследования пьитеобразования при движения измельченного материала, включающему перемещение пробы по каналу со ско|ростью, равной максимальной скорое , ти движения материала в реальных условиях и определение степею измельчения пробы, перемещение пробы но каналу осуществляют путем многшсратного переведения ее из нижнего положения в верхнее, причём число переведений пробы в верхнее положение принимают равным отношению длин реальной наклонной вьфаботки и канала. Кроме того, устройство дйя исследования пылеобразования при двнжеют измельченного материала, включающее рабочий канал и подложку для сбрасывания на нее материала, снабжено станиной, причем рабочий канал установлен на станине с возможностью поворота в вертикальной плоскости и снаб жен механизмом для поочередного переведения каждого из его концов нз/нижнего положения в верхнее с nimcnor соблением для фикс крова яия ка:нала в заданном псшожении.под углом 35-90. к горизонту, причем рабочий канал . имеет съемные торцовые {фьшки с углублениями для установки подложек из различных пород и материалов. При этом механизм для поочередного переведения каждого Из концов рабочего канала из нижнего положения в верхнее содержит реверсивный привод и пружинный ускорительный механизм, . полненный в виде пружины растяжения, . один конец которой закреплен неподвижно на станине, а другой подвижна связан с рабочим каналом посредством каретки, установленной с возможностью перемещения по направляю м, жестко закрепленным на боковой стенке рабочего канала параллельно его продольной оси, а приспособление для фиксирования канала в заданном полоисении содержит две полосы с радиальными пазамя изогнутые по дуг окружности и закрепленные на станине по обе стороны канала параллельно его продольной оси и установлен- ныё в эти пазы симметрично относитель$ ,11 но вертикальной плоскости, проходя1цей через ось поворота канала,, две планки с установленными на них фикс торами положения и а юртизаторами. Многократное сбрасывание пробы позволяет имитировать нанболее жест кие условия измельчения материала в реальном процессе самотечного движе ния по наклонной горной вьфаботке, где каждый элементарный объем материала может повторно ударяться о Препятствие после каждого последующего разгона. 11ерев1едениа пробы в исходное положение перед повторным отбрасыванием без извлечения ее из kaнaлa позволяет предотвратить поте ри пылевой фракции в процессе иссле дований. При этом обеспечивается вы сокая точность определения параметр наибольшего пылеобразования за счет приближения условий разрушения к на более жестким реальным и сохранения массы пылевых фракций пробы. ВОЗМОЖНОСТЬ установки рабочего канала в крайних положениях под углом 35-90 позволяет осуществлять при выбранной постоянной длине канала регулирование скорости, развиваемой пробой измельченного матер ла в канале за счет изменеиия составляющей сил прения материала о его стенки, зависящей от угла наклона канала.. На фиг. 1 показано устройство для исследования пыпеобразования при движении измельченного материала, вид спереди; на фиг. 2 - приспо собление для фиксирования рабочего канала под углом 35-90 к горизонту Устройство содержит рабочий кака 1, со съемными торцовы1«1 cтeнкa tи 2 и загрузочньм люком 3. Рабочий канал 1 смонтирован на станине 4 с возможностью его поворота в верти кальной плоскости, обеспечиваемой шарниром: 5 с осью вращения,, перпендикулярной продольной оси 1 и расположенной на середине его длины. Торцовые стенкя 2 изагрузочный люк 3 имеют уплотнительные резино,вые прокладки 6. Для обеспечения в опытах удара о различные поверхност имеющиеся в реальных условиях, тор.цовые стенки 2 выполнены с углублениями для устаНОВ1Ш подложек 7 из материалов реальн1ых поверхностей (дерево, порода, металл). Рабочий канал 1 имеет длину, досаточную для приобретения движущейя в нем навеской скорости, равной аксимальной скорости движения рельного; угольного потока. Самотечные угольные потоки в услоиях выемки крутых пластов Донбасса огут иметь скорости движения в осовном в пределах 4-7 м/с. Скорость, приобретаемая навеской гля при беспрепятственном движении начальная скорость 0) в наклоном канале, зависит от вьюоты падеия, и угла наклона канала к горизонУ .) , (1) де h - высота падения; g - ускорение силы тяжести; ot - угол наклона канала к гори зонту; коэффициент трения материале о поверхность канала. После выражения высоты падения ерез дш1ну канала и угол наклона его горизонту формула .(1) приобретает ид. . (Sinot-f pCoSc6) , (г) где ц - длина канала. По формуле (2) при подстановке в нее извест..ной скорости потока измельчен«ого мате1Я1ала в реальных услЬвиях может быть определена необходимая да1Я исследований длина рабочего канала 1;. Причем ее минимальное значение () имеет место в предельном случае при of 90 (вертикальное положение канала 1) и определяется формулой 2 в частности, для обеспечения в Стенде удара о подложку навески угля со скоростью движения до 7 м/с достаточно, в соответствии с формулой (3), иметь длину рабочего канала не менее .2,5 м. Исходя из этого, для воспроизведения условий наибольшего разрушения угля в потоке рабочий канал 1 имеет длину 3 м. При такой длине канала 1 -скорость навески, например. 7 м/с обеспечивается, в еоответст/вии с формулой (2), при положении его под углом. 70 к горизонту. Для выведения рабочего канала 1 из крайнего положения служит реверсивньй привод 8 с тягами 9, прикреплёняьми к торцам канала 1, а для ускорения его nepiEBOAa в противвположяое крайнее положение (ниже расположенйого торца канал а 1 в верхнее полож ние) имеется пружина 10 растяжения, одан конец которой закреплен нёподвижно на станине 4, а другой связан с рабочим каналом 1 посредством каретки И, установленной на направля щие 12, жестко закрепленные на боко вой стенке канала 1. Натяжение пруЖИ11Ы обеспечивает перемещение торца канала 1 со скоростью (V) Лм/с до таточной для удержания навески угля у торца канала 1 при радиусе вращения 1,5 м (принят.ая длина канала равна 3 м) в соответствии с известной зависимостью. где Г - радиус вращения. Фиксирование канала 1 в крайних положениях под углом к горизонту (дпя принятого выше примера 70) обеспечивается приспособлением, вклю чакациы две полосы 13, изогнутые по дуге окружности и закрепленные на станине 4 по обе стороны канала 1 параллельно его продольной оси. Поло сы 13 имеют рада1альные пазы 14, выполненные через каждые 5 и устайовленныё в пазы 14 две планки 15 с закрепленными на них аммортизаторами tt фиксаторами 17 положения. Фиксато.т ры 17 выпапнены, например, в виде подпружиненных пластин 18, образующих щель 19 с расширением 20 для вхо да и удержания шаровой пяты 21, закрепленной на стенке канала 1 у каж дого из его торцов. Работа на стенде предлагаемой .кон струкщш осуществляется следующим; об разом. В углубление торцовьк крьшек 2 устанавливают подложки 7, например, с деревянными поверхностями для имитации разрушения угля в yrjiecnycjcной выjpaбoткe, закрепленной деревянной крепью. Торцовые крьппки 2с прокладками 6 устанавливают на рабочий канал 1, загружают 10-килограммовую навеску угля определенного гранулометрического состава через загрузочный люк 3 и герметически закрывают его. Определяют, условия движения реального угольного потока, разрушение при которых предполагают имитировать в стенде: например, предельная, скорость, потока 7 м/с и дли на углеспускной выработки - 120 м. Устанавливают обе плайки 15 с амор4тизаторами I 16 и фиксаторами 17 в те радиальные пазы 14, которые обеспечивают предельный угол наклона канала 1 в обе стороны, равный 70°. При таком наклоне канала 1 длиной 3 м в.соответствии с формулой (2) навеска угля, падающая в канале, при-обретает конечную скорость около 7 м/с. По отношению длины углеспускной выработки (120 м) к длины рабочего канала 1 (3 м) определяют необходимое число поворотов канала в эксперименте, равное в рассматриваемом случае 40. На этом подготовка к проведению опьп-а заканчивается. После этого тягой 9 с помощью реверсивного привода 8 рабочий канал 1 выводят из крайнего и переводят через горизонтальное положение. При этом пружина 10 растягивается и каретка 11 перекатывается вдоль канала 1 по направляющим 12 к их противоположному концу. Под действием пружины 10 канал 1 дальше поворачивается со скоростью у торцовой поверхности 4 м/с, достаточной для удержания навески у торца канала до полной его остановки в наклонном под углом 70 в другую сторону положении . Остановку и удержание канала обеспечивают амортизаторы 16 и фиксатор 17, захватывающий шаровую пяту 21. После остановки канала 1 проба перемещается по нему вниз и, разгоняг ясь до скорости около 7 м/с, ударяется о подложку 7 в торцовой крышtee 2.. Затем цикл повторяют с поворо- том канала в противоположную стррону. После 40 поворотов канала снимают торцо вую крышку 2,извлекают пробу, определяют содержание пыли в ней и,сравнивая его с содержанием до проведения эксперимента, устанавливают количество вновь образова ванной пыли,ее дисперсный состав и другие исследуемые параметры. Технические преимуществапредпагаемого решения заключаются в том, 4to оно позволяет проводить исследования по определению характеристик наибольшего пылеобразования при самотеч ном движении материалов по наклонным горным выработкам при различных параметрах потока материала и вьфаботок (например, скорости движения материала, дойны и угла наклона выработки), с высокой точностью и ьинимальными затратами труда и времени без изменения конструкции устройства, а лишь путем изменений услорий его работы.