[发明专利]一种综掘面多场耦合动态追踪相似模拟系统及方法

权利要求书

1.一种综掘面多场耦合动态追踪相似模拟方法，其特征在于，实施该综掘面多场耦合动态追踪相似模拟方法使用的综掘面多场耦合动态追踪相似模拟系统包括实验台，所述实验台上固设具有巷道内腔的可视模拟巷道，所述可视模拟巷道的巷道内腔中装配综掘面仿真设备模型，所述可视模拟巷道的一端紧密贴合送尘台，所述送尘台内装配发尘设备，所述可视模拟巷道的外侧设置导轨移动机构，所述导轨移动机构驱动连接位于所述巷道内腔的压风组合管，所述压风组合管连接第一风机；所述发尘设备包括呈电控连接的第一电机调速控制器和送尘用步进调速电机，所述送尘用步进调速电机驱动连接具有绞龙叶片的螺旋输送轴，所述螺旋输送轴穿入送尘管，所述送尘管的上方架设储尘罐，所述储尘罐底端的出尘口与所述送尘管上部的接尘口相对接，所述送尘管的送尘口上套接发尘截割头，所述发尘截割头由微型步进调速电机驱动连接，所述微型步进调速电机由第二电机调速控制器电控连接，所述发尘截割头上开通若干小孔，所述小孔与所述可视模拟巷道的巷道内腔相连通；所述综掘面仿真设备模型包括由前至后顺次衔接的综掘机模型、桥式转载破碎机模型和皮带输送机模型，所述皮带输送机模型上设置移动矿车模型，所述移动矿车模型上设置除尘风机模型，所述除尘风机模型包括中空壳体，所述中空壳体通过通风管连接第二风机，所述综掘机模型及所述桥式转载破碎机模型上方通过若干风筒支架模型支撑有抽风筒模型，所述抽风筒模型通过通风管连接第三风机；

具体的包括以下步骤：

A、首先确定需要模拟之综掘现场的压、抽风速及风筒截面积，分别按照综掘巷道的等比例缩小倍数进行缩小，再分别计算出系统所需压、抽风量，忽略漏风率时，除尘风机出口风量等于抽风量；

B、将需要模拟的综掘现场粉尘粒径换算成实验所需粉尘粒径，将满足研究需求的煤粉从煤粉箱中取出，打开储尘罐的罐盖，向储尘罐内均匀倒入定量的煤粉，通过第一电机调速控制器显示并控制送尘用步进调速电机转速，带动螺旋输送轴及绞龙叶片转动，煤粉随着螺旋输送轴的转动在送尘管内均匀输送，直至落入发尘截割头的空腔内，通过第二电机调速控制器显示并控制微型步进调速电机转速，发尘截割头在微型步进调速电机驱动下快速旋转，在离心力作用下从周侧的小孔均匀发射粉尘，最终将粉尘送入可视模拟巷道内部；

C、由电控箱及运动控制器控制滑台用步进调速电机的转动方向及转速，驱动直线导轨滑台上的滑块以适当的速度前/后移动，滑块通过连接件带动压风筒，并通过伸缩风筒的伸缩使压风筒以适当的速度前后移动；由此第一风机通过通风管向伸缩风筒及压风筒供风，实现压风筒的自动化运移，改变压风筒出风口与截割作业面的距离，以此模拟随着现场中综掘机向前截割，截割作业面不断向前推进过程的通风状态，从而模拟出综掘机掘进全过程的粉尘扩散运移情况；

D、启动第二风机通过除尘风机模型向巷道后方压入无尘气流，启动第三风机通过抽风筒模型抽吸含尘气流，从而对可视模拟巷道内部进行乏风抽出、除尘排风，等待风流场在可视模拟巷道内部稳定。

2.如权利要求1所述的综掘面多场耦合动态追踪相似模拟方法，其特征在于，在步骤B）中，实验所需粉尘是通过破碎机将取自煤样箱的煤块破碎成煤粉，之后通过不同目数的筛网筛选出多种粒径的煤粉，储存在多个煤粉袋中，通过电子天平称重后贴上标签，再将煤粉袋放置在煤粉箱里，最后放置到实验台内以供取用。

3.如权利要求1所述的综掘面多场耦合动态追踪相似模拟方法，其特征在于，通过高速摄像机拍摄各时刻不同位置的风流-粉尘耦合扩散状况，通过配套的计算机进行影像分析，实现对综掘面风流-粉尘耦合场的动态追踪；粉尘采样器、热敏风速仪通过位于可视模拟巷道内部的测尘管、测风管测试系统中人员作业点的粉尘浓度、风速、风温、湿度数据，并换算为真实现场的实验数据，满足掘进现场的模拟和研究需求。

4.如权利要求1所述的综掘面多场耦合动态追踪相似模拟方法，其特征在于，通过立式双臂除尘器一方面吸取从可视模拟巷道后方逸出的微量粉尘，一方面直接吸取第三风机抽出的含尘气流，在模拟除尘风机净化气流的同时，保证实验环境的安全与清洁；另外实验结束后将可视模拟巷道拆开，使用手持式吸尘器的圆刷吸嘴对可视模拟巷道内部吸尘，抽吸的同时用刷毛清洁，将附着在可视模拟巷道及综掘面仿真设备模型上的粉尘清理干净，实现系统的重复使用。