申请/专利权人：河南理工大学

申请日：2019-03-08

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN109813615B

主分类号：G01N3/307

分类号：G01N3/307;G01N3/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.06.21#实质审查的生效;2019.05.28#公开

摘要：一种现场快速测试煤的坚固性系数的装置，包括发射器和测定器，发射器包括呈L型的外壳，外壳上部和下部分别水平和竖直设置，外壳的水平段内部沿水平方向设置有导流管，外壳的竖直段内部沿竖直方向设置有供风管，供风管的下端伸出外壳并设置有快速接头，供风管上在外壳下方设置有阀门，供风管的内径大于导流管的内径，供风管上端通过变径弯管与导流管右端连通，测定器为圆钢，测定器插设在在导流管内，外壳内部设置有用于使供风管和导流管连通或关闭的手动操控机构。本发明还公开了现场快速测试煤的坚固性系数的方法。本发明结构简单、操作方便、可靠性强，可对井下不同地点煤的坚固性系数进行现场快速测定，测试结果准确度高。

主权项：1.一种现场快速测试煤的坚固性系数的装置，其特征在于：包括发射器和测定器，发射器包括呈L型的外壳，外壳上部和下部分别水平和竖直设置，外壳的水平段内部沿水平方向设置有导流管，导流管的左端与外壳水平段的左端齐平，外壳的竖直段内部沿竖直方向设置有供风管，供风管的下端伸出外壳并设置有快速接头，供风管上在外壳下方设置有阀门，供风管的内径大于导流管的内径，供风管上端通过变径弯管与导流管右端连通，测定器为圆钢，测定器的直径略小于导流管的内径，测定器插设在导流管内，外壳内部在水平段的右侧底部和竖直段左侧上部的直角部位设置有用于使供风管和导流管连通或关闭的手动操控机构；手动操控机构包括扳机、驱动杆、传导杆和挡板，扳机上端铰接在外壳的水平段右侧底部，外壳内部在水平段和竖直段的连接处开设有顶部与变径弯管连通的安装槽，外壳的竖直段左侧上部开设有与安装槽下部连通的导孔，驱动杆沿水平方向滑动插设在导孔内，驱动杆左端铰接在扳机的后侧部，传导杆竖向设置在安装槽内，传导杆中部通过沿前后方向设置的第一销轴铰接在安装槽内，传导杆下端与驱动杆右端铰接，传导杆右侧下部与安装槽右侧壁之间设置有压缩弹簧，挡板设置在变径弯管内部，挡板呈左低右高倾斜设置，挡板右侧边通过第二销轴铰接在变径弯管的内壁，挡板与第二销轴固定连接，第二销轴前端向前伸出外壳，传导杆上端设置有向右折弯的卡钩，在压缩弹簧的作用下，卡钩将挡板左下侧边压接到安装槽顶部右侧边沿上；测定器外圆周表面沿长度方向开设有刻度，测定器的直径为0.8cm,长度为5cm,导流管的内径为0.9cm。

全文数据：一种现场快速测试煤的坚固性系数的装置及方法技术领域本发明属于煤矿安全开采技术领域，具体涉及一种现场快速测试煤的坚固性系数的装置及方法。背景技术煤与瓦斯突出是在地应力和瓦斯的共同作用下破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象，是煤矿井下生产过程中出现的一种强大的自然灾害，严重威胁着煤矿的安全生产，具有极大的破坏性。根据《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿瓦斯等级鉴定办法》，煤的坚固性系数f值是判断井下煤层是否突出的重要参数。科学准确快速的测量井下不同地点煤层的坚硬度，是指导煤与瓦斯突出防治措施在不同地点合理有效地实施的前提和关键所在。因此，井下快速测量煤的坚固性系数具有重要现实意义。实验室测定煤的坚固性系数，有以下不足：1、研磨钻屑过程繁琐，影响职工呼吸系统；2、个人操作误差，每组实验的落锤距离不一致，导致误差比较大；3向煤粉计量筒内转移煤粉时，容易产生损耗；4、时间较长，不能快速的在井下进行测量。发明内容本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、便于操作、安全可靠、现场测试、数据准确度高的现场快速测试煤的坚固性系数的装置及方法。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种现场快速测试煤的坚固性系数的装置，包括发射器和测定器，发射器包括呈L型的外壳，外壳上部和下部分别水平和竖直设置，外壳的水平段内部沿水平方向设置有导流管，导流管的左端与外壳水平段的左端齐平，外壳的竖直段内部沿竖直方向设置有供风管，供风管的下端伸出外壳并设置有快速接头，供风管上在外壳下方设置有阀门，供风管的内径大于导流管的内径，供风管上端通过变径弯管与导流管右端连通，测定器为圆钢，测定器的直径略小于导流管的内径，测定器插设在在导流管内，外壳内部在水平段的右侧底部和竖直段左侧上部的直角部位设置有用于使供风管和导流管连通或关闭的手动操控机构。手动操控机构包括扳机、驱动杆、传导杆和挡板，扳机上端铰接在外壳的水平段右侧底部，外壳内部在水平段和竖直段的连接处开设有顶部与变径弯管连通的安装槽，外壳的竖直段左侧上部开设有与安装槽下部连通的导孔，驱动杆沿水平方向滑动插设在导孔内，驱动杆左端铰接在扳机的后侧部，传导杆竖向设置在安装槽内，传导杆中部通过沿前后方向设置的第一销轴铰接在安装槽内，传导杆下端与驱动杆右端铰接，传导杆右侧下部与安装槽右侧壁之间设置有压缩弹簧，挡板设置在变径弯管内部，挡板呈左低右高倾斜设置，挡板右侧边通过第二销轴铰接在变径弯管的内壁，挡板与第二销轴固定连接，第二销轴前端向前伸出外壳，传导杆上端设置有向右折弯的卡钩，在压缩弹簧的作用下，卡钩将挡板左下侧边压接到安装槽顶部右侧边沿上。测定器外圆周表面沿长度方向开设有刻度，测定器的直径为0.8cm,长度为5cm,导流管的内径为0.9cm。一种现场快速测试煤的坚固性系数的装置的测试方法，包括以下步骤：（1）检查扳机和挡板是否归位，即挡板左下侧便于位于卡钩和安装槽顶部右侧边沿之间，检查阀门是否关闭，检查完成后将供风管的下端的快速接头连接与井下压风自救系统管路连接，井下压风自救系统管路为0.7MPa的高压气体管路；（2）把测定器由导流管左端口放入导流管内，手持外壳的竖直段，导流管的左端对准待检测的煤体表面；（3）打开阀门，扣动扳机，扳机向右移动，驱动杆沿导孔向右移动，驱动杆右端顶压传导杆下端以第一销轴为支点向右移动，克服压缩弹簧的弹力，传导杆上端的卡钩向左转动，在高压气流的作用下，挡板以第二销轴为中心向左上转动，挡板左下侧边沿脱离卡钩，供风管和导流管之间的通道被打开，高压气流对测定器右端面产生推动力，推动测定器射出导流管，测定器射入到煤体内部，记录测定器射入到煤体内部的长度x，单位：mm；（4）按照方程式f=ax+b计算出煤的坚固性系数f；a，b是回归常数；（5）关闭阀门，扣动扳机，使卡钩向左移动，转动第二销轴的前端使挡板向右下方转动到与安装槽顶部右侧边沿接触时，松开扳机，在压缩弹簧的作用下，卡钩将挡板左下侧边缘卡接定位到安装槽顶部右侧边沿处；（6）重复步骤（2）-（5），对另一处煤体的坚固性系数进行测试。采用上述技术方案，本发明具有以下技术效果；1、供风管的内径大于导流管的内径，供风管上端通过变径弯管与导流管右端连通，变径弯管起到导流高压气体的作用，可通过变径弯管进一步汇集高压气流；2、挡板在卡钩的阻挡下起到阻挡高压气流的作用，阀门在关闭时，手动复位挡板，起到安全和不浪费高压气流的作用；3、采用扳机与压缩弹簧配合操作的方式，在高压气流的作用下使挡板能迅速开启来推动测定器射向煤体，具有良好的可靠性。综上所述，本发明结构简单、操作方便、可靠性强，可对井下不同地点煤的坚固性系数进行现场快速测定，测试结果准确度高。附图说明图1是本发明的竖向剖面图；图2是本发明的外形图；图3是测定器被射入煤体中的示意图。具体实施方式如图1和图2所示，本发明的一种现场快速测试煤的坚固性系数的装置，包括发射器和测定器14，发射器包括呈L型的外壳1，外壳1上部和下部分别水平和竖直设置，外壳1的水平段内部沿水平方向设置有导流管2，导流管2的左端与外壳1水平段的左端齐平，外壳1的竖直段内部沿竖直方向设置有供风管3，供风管3的下端伸出外壳1并设置有快速接头4，供风管3上在外壳1下方设置有阀门5，供风管3的内径大于导流管2的内径，供风管3上端通过变径弯管6与导流管2右端连通，测定器14为圆钢，测定器14的直径略小于导流管2的内径，测定器14插设在在导流管2内，外壳1内部在水平段的右侧底部和竖直段左侧上部的直角部位设置有用于使供风管3和导流管2连通或关闭的手动操控机构。手动操控机构包括扳机7、驱动杆8、传导杆9和挡板10，扳机7上端铰接在外壳1的水平段右侧底部，外壳1内部在水平段和竖直段的连接处开设有顶部与变径弯管6连通的安装槽11，外壳1的竖直段左侧上部开设有与安装槽11下部连通的导孔，驱动杆8沿水平方向滑动插设在导孔内，驱动杆8左端铰接在扳机7的后侧部，传导杆9竖向设置在安装槽11内，传导杆9中部通过沿前后方向设置的第一销轴铰接在安装槽11内，传导杆9下端与驱动杆8右端铰接，传导杆9右侧下部与安装槽11右侧壁之间设置有压缩弹簧12，挡板10设置在变径弯管6内部，挡板10呈左低右高倾斜设置，挡板10右侧边通过第二销轴15铰接在变径弯管6的内壁，挡板10与第二销轴15固定连接，第二销轴15前端向前伸出外壳1，传导杆9上端设置有向右折弯的卡钩13，在压缩弹簧12的作用下，卡钩13将挡板10左下侧边压接到安装槽11顶部右侧边沿上。测定器14外圆周表面沿长度方向开设有刻度，测定器14的直径为0.8cm,长度为5cm,导流管2的内径为0.9cm。一种现场快速测试煤的坚固性系数的装置的测试方法，包括以下步骤：（1）检查扳机7和挡板10是否归位，即挡板10左下侧便于位于卡钩13和安装槽11顶部右侧边沿之间，检查阀门5是否关闭，检查完成后将供风管3的下端的快速接头4连接与井下压风自救系统管路连接，井下压风自救系统管路为0.7MPa的高压气体管路；（2）把测定器14由导流管2左端口放入导流管2内，手持外壳1的竖直段，导流管2的左端对准待检测的煤体16表面；（3）打开阀门5，扣动扳机7，扳机7向右移动，驱动杆8沿导孔向右移动，驱动杆8右端顶压传导杆9下端以第一销轴为支点向右移动，克服压缩弹簧12的弹力，传导杆9上端的卡钩13向左转动，在高压气流的作用下，挡板10以第二销轴15为中心向左上转动，挡板10左下侧边沿脱离卡钩13，供风管3和导流管2之间的通道被打开，高压气流对测定器14右端面产生推动力，推动测定器14射出导流管2，测定器14射入到煤体16内部，如图3所示，记录测定器14射入到煤体16内部的长度x，单位：mm；（4）按照方程式f=ax+b计算出煤的坚固性系数f；a，b是回归常数；（5）关闭阀门5，扣动扳机7，使卡钩13向左移动，转动第二销轴15的前端使挡板10向右下方转动到与安装槽11顶部右侧边沿接触时，松开扳机7，在压缩弹簧12的作用下，卡钩13将挡板10左下侧边缘卡接定位到安装槽11顶部右侧边沿处；（6）重复步骤（2）-（5），对另一处煤体16的坚固性系数进行测试。本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

权利要求：1.一种现场快速测试煤的坚固性系数的装置，其特征在于：包括发射器和测定器，发射器包括呈L型的外壳，外壳上部和下部分别水平和竖直设置，外壳的水平段内部沿水平方向设置有导流管，导流管的左端与外壳水平段的左端齐平，外壳的竖直段内部沿竖直方向设置有供风管，供风管的下端伸出外壳并设置有快速接头，供风管上在外壳下方设置有阀门，供风管的内径大于导流管的内径，供风管上端通过变径弯管与导流管右端连通，测定器为圆钢，测定器的直径略小于导流管的内径，测定器插设在在导流管内，外壳内部在水平段的右侧底部和竖直段左侧上部的直角部位设置有用于使供风管和导流管连通或关闭的手动操控机构。2.根据权利要求1所述的一种现场快速测试煤的坚固性系数的装置，其特征在于：手动操控机构包括扳机、驱动杆、传导杆和挡板，扳机上端铰接在外壳的水平段右侧底部，外壳内部在水平段和竖直段的连接处开设有顶部与变径弯管连通的安装槽，外壳的竖直段左侧上部开设有与安装槽下部连通的导孔，驱动杆沿水平方向滑动插设在导孔内，驱动杆左端铰接在扳机的后侧部，传导杆竖向设置在安装槽内，传导杆中部通过沿前后方向设置的第一销轴铰接在安装槽内，传导杆下端与驱动杆右端铰接，传导杆右侧下部与安装槽右侧壁之间设置有压缩弹簧，挡板设置在变径弯管内部，挡板呈左低右高倾斜设置，挡板右侧边通过第二销轴铰接在变径弯管的内壁，挡板与第二销轴固定连接，第二销轴前端向前伸出外壳，传导杆上端设置有向右折弯的卡钩，在压缩弹簧的作用下，卡钩将挡板左下侧边压接到安装槽顶部右侧边沿上。3.根据权利要求2所述的一种现场快速测试煤的坚固性系数的装置，其特征在于：测定器外圆周表面沿长度方向开设有刻度，测定器的直径为0.8cm,长度为5cm,导流管的内径为0.9cm。4.如权利要求3所述的一种现场快速测试煤的坚固性系数的装置的测试方法，其特征在于：包括以下步骤，（1）检查扳机和挡板是否归位，即挡板左下侧便于位于卡钩和安装槽顶部右侧边沿之间，检查阀门是否关闭，检查完成后将供风管的下端的快速接头连接与井下压风自救系统管路连接，井下压风自救系统管路为0.7MPa的高压气体管路；（2）把测定器由导流管左端口放入导流管内，手持外壳的竖直段，导流管的左端对准待检测的煤体表面；（3）打开阀门，扣动扳机，扳机向右移动，驱动杆沿导孔向右移动，驱动杆右端顶压传导杆下端以第一销轴为支点向右移动，克服压缩弹簧的弹力，传导杆上端的卡钩向左转动，在高压气流的作用下，挡板以第二销轴为中心向左上转动，挡板左下侧边沿脱离卡钩，供风管和导流管之间的通道被打开，高压气流对测定器右端面产生推动力，推动测定器射出导流管，测定器射入到煤体内部，记录测定器射入到煤体内部的长度x，单位：mm；（4）按照方程式f=ax+b计算出煤的坚固性系数f；a，b是回归常数；（5）关闭阀门，扣动扳机，使卡钩向左移动，转动第二销轴的前端使挡板向右下方转动到与安装槽顶部右侧边沿接触时，松开扳机，在压缩弹簧的作用下，卡钩将挡板左下侧边缘卡接定位到安装槽顶部右侧边沿处；（6）重复步骤（2）-（5），对另一处煤体的坚固性系数进行测试。

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