[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

说明书

本发明提供一种综掘面多场耦合动态追踪相似模拟系统及方法，包括实验台上固设可视模拟巷道，可视模拟巷道中装配综掘面仿真设备模型，可视模拟巷道贴合送尘台，送尘台内装配发尘设备，导轨移动机构驱动连接位于巷道内腔的压风组合管，压风组合管连接第一风机；发尘设备包括第一电机调速控制器和送尘用步进调速电机，送尘用步进调速电机驱动连接螺旋输送轴，螺旋输送轴穿入送尘管，送尘管的上方架设储尘罐，储尘罐的出尘口与送尘管的接尘口相对接，送尘管的送尘口上套接发尘截割头，发尘截割头由微型步进调速电机驱动连接，微型步进调速电机由第二电机调速控制器电控连接，发尘截割头上开通若干小孔，小孔与可视模拟巷道的巷道内腔相连通。

技术领域

本发明属于开采作业技术领域，涉及一种综掘面控除尘系统或方法，特别是一种综掘面多场耦合动态追踪相似模拟系统及方法。

背景技术

煤炭是人类社会赖以生存和发展的重要自然资源，对国民经济和国际核心竞争力的发展举足轻重。近年来，随着煤矿机械化、自动化程度不断提高，巷道掘进技术得到了快速发展，综合机械化掘进的广泛应用使得掘进效率不断提高，同时也使得综掘工作面截割作业产生的粉尘污染问题愈发突出，严重威胁了矿工职业安全健康和矿井安全高效生产。综掘面空间狭小、生产环境特殊，粉尘的治理工作难度较大，如果不采取任何措施，综掘机掘进时在迎头区域产生的瞬时粉尘浓度可高达6000mg/m³，在采取常规控除尘措施后，综掘面迎头区域的粉尘浓度仍难以符合国家规定的安全标准，综掘面人员作业区域环境仍然相当恶劣。据统计，在我国煤矿的尘肺病患者中掘进工人占到80％左右，煤矿肺癌患者中有85％以上是综掘工作面作业人员。改善综掘面作业环境，减少粉尘危害已成为煤炭高强度开采亟需解决的前沿技术和难题。

国内外学者通常运用数值模拟、实验分析及现场测试等方法针对综掘面研发粉尘控制技术及装备，目前通过模拟巷道进行实验是研究控除尘技术的理想途径，但是现有模拟实验装置结构简单，功能缺乏，无法满足真实掘进现场的模拟和研究需求。主要体现在无法产生贴合现场的截割头旋转发尘状态，不能实现掘进全过程的风流-粉尘耦合动态追踪，没有适当的方式采集分析各时刻不同位置的实验数据，对实验空间的清洁与安全考虑较少，难以系统、直观地控制并展示多种技术条件及参数下模拟综掘作业空间内的粉尘扩散状况，无法为新式控除尘技术及装备的工业化推广提供实际可靠的验证平台及方法，难以达到推进煤矿井下粉尘防治革命性突破的根本目的。

因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种综掘面多场耦合动态追踪相似模拟系统及方法，以切实满足掘进现场模拟和研究需求。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种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。