一种巷帮钻孔煤粉自动称重装置的制作方法

1.本实用新型涉及钻屑设备领域，尤其涉及一种巷帮钻孔煤粉自动称重装置。


背景技术：

2.冲击地压作为矿山开采典型动力灾害之一，其有效预警与防治是保障井下工作人员安全及煤炭高效开采的关键。钻屑法是一种常用的、认可度高的冲击地压危险性的监测方法，该方法通过在煤层中施工42mm左右的钻孔，根据每米钻孔排出的煤粉量及其变化规律、钻进过程中有关的动力现象鉴别冲击危险。受井下巷道施工条件限制，钻屑法施工过程中，通常采用麻袋或小桶等作为容器，在钻孔过程中人工收集煤粉，然后利用手提秤称重。该煤粉称重方法效率低、人工强度大，且称重人员靠近钻杆及巷帮边壁，存在一定的安全隐患。
3.为了更加准确和全面的评价冲击地压危险性，我国部分矿井开始进行大直径卸压钻孔的煤粉量监测，但大直径钻孔煤粉量远远超过小孔径的钻孔。如某矿施工孔径150mm的卸压空时，每米长度钻孔的煤粉量普遍达3桶以上，部分甚至超过30桶。因此，采用常规称重法进行煤粉质量测量更为费时费力的。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，克服现有技术不足之处，提供一种结构简单，安全可靠，使用方便，且可以根据需要进行不同直径钻孔的煤粉量称重的一种巷帮钻孔煤粉自动称重装置。
5.设备包括集粉装置、称重装置、数据采集装置和排粉降尘装置组成，可以对钻孔排出的煤粉进行自动称重，并通过数据处理得到单杆钻进长度下煤粉质量。
6.所述集粉装置包括：钻孔插槽、固定板、第一圆筒；所述第一圆筒为倾斜放置，其倾斜角度大于煤粉休止角，第一圆筒的上部面向煤壁侧为第一上开孔，第一上开孔直径大于钻孔孔径；第一上开孔处安装固定板；
7.所述第一圆筒的第一上开孔处安装有钻孔插槽，钻孔插槽为弧形板，其直径与钻孔直径一致
8.在使用时钻孔插槽插入钻孔内部，可以保证煤粉经钻孔插槽流入第一圆筒，避免煤粉自固定板和巷帮煤壁间的空隙泄漏。
9.第一圆筒的上端、背离煤壁侧有一切口，切口位置与第一上开孔齐平，切口尺寸大于钻孔直径。
10.现场测试时，钻机钻杆穿过第一圆筒的切口和第一上开孔，切口和第一上开孔尺寸大于钻孔直径，可以避免钻杆转动时碰触第一圆筒。
11.集粉装置第一下开孔与称重装置连接，称重装置包括第二圆筒、称重滑道、称重传感器和排粉孔；
12.第二圆筒的第二上开孔与第一圆筒的第一下开孔孔径一致、对齐连接；
13.第一圆筒为变直径圆筒，上段直径与钻孔孔径相匹配，下段直径与第二圆筒一致。
14.根据钻孔孔径变化，可以通过替换集粉装置的方法，进行不同孔径钻孔的煤粉自动称重。
15.第二圆筒的下开孔下方安装有称重滑道，称重滑道为弧形板形式，其直径大于第二圆筒直径；
16.所述称重传感器信号连接数据采集装置；用于对称重传感器数据进行采集、储存及处理。
17.在称重滑道下部，安装有排粉降尘装置，排粉降尘装置包括排粉孔和喷雾孔。排粉孔位于称重滑道下方，排粉孔周围安装有若干喷雾孔，喷雾孔与巷道内水管连接。喷雾孔可以在排粉时进行水雾喷洒，起降尘作用。
18.进一步的，所述集粉装置设置有多种规格。
19.进一步的，所述第一圆筒的切口处还安装有溅粉挡板，溅粉挡板用于收集飞溅的煤粉。
20.进一步的，所述称重滑道通过转动接头与称重传感器连接；其设置目的是可调整称重滑道的倾角。
21.进一步的，所述称重装置还包括保护外壳，所述第二圆筒、称重滑道、称重传感器与数据采集装置均设置于保护外壳内部。
22.进一步的，所述数据采集装置可采用plc或微电脑。
23.本实用新型的有益效果为：
24.（1）本实用新型提供了一种煤粉量可自动监测的巷帮钻孔煤粉自动称重装置，该装置安装方便；
25.（2）本实用新型可以对钻出煤粉量自动监测，并采用模块化组成，端口外径尺寸不同的集粉装置与称重装置进行组合，可以实现不同孔径钻孔的钻出煤粉量的监测，且可以对钻孔排出的煤粉进行全程监测，不会有煤粉遗漏；
26.（3）本实用新型采用称重传感器加拟合反演的方法计算煤粉量，操作简单方便，精度高，可降低工人劳动强度，提高施工进度；
27.（4）本实用新型取消了大直径钻孔的孔口处淋水降尘方案，在称重装置下部排粉孔处安装喷雾孔，即避免了孔口处煤粉淋水造成的质量称重误差，也降低了粉尘污染。
附图说明
28.图1是本实用新型所述的一种巷帮钻孔煤粉自动称重装置的结构示意图；交底图2
29.图2是本实用新型所述的一种巷帮钻孔煤粉自动称重装置剖面结构示意图；交底图1
30.附图标记：
31.1-集粉装置
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11-第一圆筒
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12-钻孔插槽
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13-固定板
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14-第一上开孔
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15-第一下开孔
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16-切口
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17-溅粉挡板
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2-称重装置
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21-第二圆筒
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22-第二上开孔
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23-第二下开孔
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24-保护外壳
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25-称重滑道
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26-转动接头
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27-称重传感器
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3-数据采集装置
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4-排粉降尘装置
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41-排粉孔
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42-喷雾口
32.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
33.一种利用上述巷帮钻孔煤粉自动称重装置包括集粉装置1、称重装置2、数据采集装置3和排粉降尘装置4组成，可以对钻孔排出的煤粉进行自动称重，并通过数据处理得到单杆钻进长度下煤粉质量。
34.所述集粉装置1包括：钻孔插槽12、固定板13、第一圆筒11；所述第一圆筒11为倾斜放置，其倾斜角度大于煤粉休止角，第一圆筒11的上部面向煤壁侧为第一上开孔14，第一上开孔14直径大于钻孔孔径；第一上开孔14处安装固定板13；
35.所述第一圆筒11的第一上开孔14处安装有钻孔插槽12，钻孔插槽12为弧形板，其直径与钻孔直径一致
36.在使用时钻孔插槽12插入钻孔内部，可以保证煤粉经钻孔插槽12流入第一圆筒11，避免煤粉自固定板13和巷帮煤壁间的空隙泄漏。
37.第一圆筒11的上端、背离煤壁侧有一切口16，切口16位置与第一上开孔14齐平，切口16尺寸大于钻孔直径。
38.现场测试时，钻机钻杆穿过第一圆筒11的切口16和第一上开孔14，切口16和第一上开孔14尺寸大于钻孔直径，可以避免钻杆转动时碰触第一圆筒11。
39.集粉装置1第一下开孔15与称重装置2连接，称重装置2包括第二圆筒21、称重滑道25、称重传感器27和排粉孔5；
40.第二圆筒21的第二上开孔22与第一圆筒11的第一下开孔15孔径一致、对齐连接；
41.第一圆筒11为变直径圆筒，上段直径与钻孔孔径相匹配，下段直径与第二圆筒21一致。
42.根据钻孔孔径变化，可以通过替换集粉装置1的方法，进行不同孔径钻孔的煤粉自动称重。
43.第二圆筒21的下开孔下方安装有称重滑道25，称重滑道25为弧形板形式，其直径大于第二圆筒21直径；
44.所述称重传感器27信号连接数据采集装置3；用于对称重传感器27数据进行采集、储存及处理。
45.在称重滑道25下部，安装有排粉降尘装置4，排粉降尘装置4包括排粉孔5和喷雾孔42。排粉孔5位于称重滑道25下方，排粉孔5周围安装有若干喷雾孔42，喷雾孔42与巷道内水管连接。喷雾孔42可以在排粉时进行水雾喷洒，起降尘作用。
46.进一步的，所述集粉装置1设置有多种规格。也就是通过替换集粉装置，进行不同孔径钻孔的煤粉自动称重。
47.进一步的，所述第一圆筒11的切口16处还安装有溅粉挡板17，溅粉挡板17用于收集飞溅的煤粉。
48.进一步的，所述称重滑道25通过转动接头26与称重传感器27连接；其设置目的是可调整称重滑道25的倾角。
49.进一步的，所述称重装置2还包括保护外壳24，所述第二圆筒21、称重滑道25、称重传感器27与数据采集装置3均设置于保护外壳24内部。
50.优选的，所述所述固定板13可以与巷帮金属网连接，保证巷帮钻孔煤粉自动称重装置2固定、稳定。
51.进一步的，所述数据采集装置3可采用plc或微电脑。
52.其具体实施步骤包括：
53.a.根据钻孔孔径选择合适的集粉装置1，将集粉装置1固定安装到金属网上；
54.b.将称重装置2与集粉装置1连接，打开数据采集装置3，设定采样频率，开始数据采集；
55.c.连接水管、打开喷雾孔42，开启钻机进行钻孔作业，并及时处理排粉孔5下方的煤粉；
56.d.钻孔结束后，停止数据采集，并利用数据采集装置3进行数据处理，计算得到每根钻杆钻进时长及煤粉质量。
57.利用上述巷帮钻孔煤粉自动称重装置2，进行每根钻杆钻进时长及煤粉质量计算的方法，步骤包括：
58.（1）选择巷帮一个钻孔作为标定钻孔，同时采用巷帮钻孔煤粉自动称重装置2和常规称重方法进行煤粉量测试，定义巷帮钻孔煤粉自动称重装置2的监测数据为流动质量；
59.（2）根据监测得到的煤粉流动质量-时间曲线，区分钻杆钻进时段和接续杆时段，计算每根钻杆钻进时长；
60.（3）根据每根钻杆钻进时段的煤粉量数据，将单杆钻进长度的流动质量进行加和，得到单杆钻进长度的煤粉累计质量；
61.（4）将称重得到的煤粉质量和累计质量进行线性拟合，确定标定函数；
62.（5）进行其他钻孔煤粉质量监测时，利用标定函数及相应的煤粉累计质量，即可计算得到煤粉质量。
63.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
64.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。