Способ исследования пылеобразования при движении измельченного материала и устройство для его осуществления

 

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 пылеобразования 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

WU

РЕСПУБЛИК

g(5g Е 21 F 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3431181/22-03 (22) 23.0ф .82 (46) 07. 11.84. Бюл. У 41 (72) А.П.Коренев, 3. Н.Медведев и Л.И.Скляров (71) Государственный макеевский ордена Октябрьской Революции научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (53) 622.807(088.8) (56) 1. Угли бурые, каменные, антрацит и термоантрацит. ГОСТ 1549070. Методы определения механической прочности.

2. Барон Л.И. и др. Определение свойств горных пород. М., 1962,с.222.

3. Кекер Х.Ф. Исследование теоретических основ. способов связывания пыли ".Глюкауф", 1963, В 13, с . 823824.

4. Примашов В.И. и др. Пылеобразование при движении отбитого угля в лавах крутых пластов. — "Уголь Украины," 1981, И- 1, с. 32, (прототип). (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ .ПЬШЕОБРАЗОВАНИЯ ПРИ ДВИЖЕНИИ И31ЖЛЬЧЕННОГО МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕ-. .СТВЛЕНИЯ . (57) 1. Способ исследования пыпеобразования при движении измельченного материала, включающий перемещение пробы по каналу со скоростью, равной максимальной скорости движения материала в реальных условия, и определение степени измельчения пробы, отличающийс ятем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения точности определения параметров наибольшего пылеобразования при самотеч н ом д виже нии материала

„„SU„„1122834 A по наклонной выработке, перемещение пробы по каналу осуществляют путем многократного проведения ее из ниж-. него 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, включакюцее. рабочий канал и подложку для сбрасывания на нее материала, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения точности определения параметров наибольшего пы- Я леобразования при самотечном движении материала по наклонной горной swan работке, оно снабжено станиной, причем рабочий канал установлен на станине с возможностью поворота в вертикальной плоскости н снабжен механизмом для поочередного переведения каждого из его концов из нижнего положения в верхнее с приспособлением для фиксирования канала в заданном положении под углом 35-90 к горизонту, причем рабочий канал имеет съем- . 0 ные торцовые крышки с углублениями CO для установки подложек из различ- 4h ных пород и материалов. 3. Устройство по и. 2, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что механизм для поочередного переведения каждого иэ концов рабочего канала из нижнего положения в верхнее содержит реверсивный привод и пружинный ускорительный механизм, выполненный в виде пружины растяжения, од. н конец которой

1122834 закреплен неподвижно на станине, а другой подвижно связан.с рабочим ка:налом посредством каретки, установленной с возможностью перемещения по направляющим, жестко закрепленным на боковой стенке вабочего канала параллельно его продольной оси,а приспособление для фиксирования канала . в заданном положении содержит две полосы с радиальными пазами, изогнутые по дуге окружности и закрепленные на станине но обе стороны канала параллельно его продольной оси, и установленные в этих пазах симметрично относительно вертикальной плоскости проходящей через ось поворота канала, двепланки с установленными наних фиксаторами положения и амортизаторами.

Изобретение относится к горному де.пу и предназначено для изучения пылеобразования при самотечном двйже нии отбитого угля в наклонных и вертикальных горных выработках, в част- 5 ности, на крутьк пластах.

При выемке крутьк угольных плас-. .тов оснрвныьж источниками поступления пыли в атмосферу являются эона отделения от массива и разрушения угля и поток движущегося самотеком отбитого угля. Для эффективного применения средств пылеподавления необ" ходимо правильно оценить количественное соотношение ийтенсивностей образо 1з вания пылевых частиц в каждом из указанных истсжннков пыли .

Наименее решенной частью этой задачи является определение количества, пылевых частиц, образующихся при

" самотечном движении:материала по наклонным выработкам, длиной порядка

:100 и.

Определение для указанных условий >5 прироста. содержания пылевидных частиц путем отбора и рассева шихтных проб осложняется, с одной стороны, весьма большой трудоемкостью, с дру.гой — ненадежностью вследствие .не- Зр .равномерности процессов и значительных потерь пылевых фракций нри отбойice и транспортировании угля (переход во взвешенное состояние и унос вентиляционным потоком, задержание ,яеровнос гямн выработок, оседание на . элементах крепей). Поэтому определе,ние дополнительного пылеобразования при движении. разрушенного угля по уг леспускным выработкам наиболее ра- ш

:циональяо проводить в лабораторных условиях на специальном стенде, имитирукщем наиболее жесткие условия из.мельчения в реальном процессе.

Известен способ изучения механи- . ческих свойств углей путем размола и дробления ва вращапцемся барабане(13.

Известен стенд для изучения механических свойств углей таким способом, который обычно представляет собой . барабан с горизонтальной осью вращения, имеющий полосы на внутрейией поверхности и приводной механизм. Разрушение в барабане происходит в результате истирания принудительно перемевжваеьвк частиц друг о друга и о стенки барабана, а также — ударов о его боковую поверхность, совершаю.шую вращательное движение.

Степень измельчения определяют путем рассева материала до и после разрушения в барабане и сравнения содержания фракций заданных разме-. ров, в частности - пылевых (23.

Недостатком известного способа . н стенда является отличие условий разрушения в нем от реальйых, где измельчение в наибольшей степени происходит за счет ударов .о неподвижные поверхности крепи и .выработки частиц и кусков угля, поступательно движущихся со скоростью, зависящей .от параметров потока угля и углеспускной выработки..

Известен также способ исследова.ния лылеебраэования и пылевыделе- ння путем однократного сбрасывания навески угля. в канале с произвольно выбранной высоты на подложку н устройства для осуществления этого способа, которое состоит из вертикальнаго канал®, установленного неподвижно на станине, с загрузочным и разгрузочным приспособленияья в виде

3 112283 шиберов на.его концах. На таком сТенде может быть определено количество пыли, образующейся при ударе о торец канала, путем сравнения фракционного состава пробы до н пос:пе опыта (3)

Однако произвольно выбранная в рассматриваемом стенде высота сбрасывания пробы не позволяет воспроизводить удар с конечнои скоростью, рав- .

Ной.максимальной.скорости движения угля в реальных условиях.по угле- . епускной выработке.

Кроие того, однократное сбрасывание навески не соответствует услови15 ям разрушения угля в углеспускной выработке, которое может происходить эа счет многократных ударов каждого элементарного объема угля, снова развивающего иаксииальную скорость

20 движения после каждого соударения с неподвижным препятствием.

Наиболее близким к изобретейию является способ-исследования измель чения угля путем однократного сбра25 сывания.пробы в вертикальном канале с высоты, при свободном падении с которой материал приобретает скорость, равную максимальной в .реальньк условиях и стенд для осуществления этого способа, который состоит иэ неподвижного. вертикального канала с . торцевой покрытой полиэтиленом подложкой. Степень измельчения определяют сравнением гранулометрического состава материала до и восле опы-. 35 та. Этот способ исследования позволяЕт определить Количество Пыли, образующейся в случае падения угля, сопровождающегося однократным ударом о препрятсвиев конце пути двйжения(4). 40

Однако этот способ, как и описанные выше, не позволяет имитиро.вать условия разрушения при движении материала по наклонной выработке дли- 45 ной порядка 100 и, где. один и тот же . . объем материала подвергается много.кратнмч удараи о различные предприятия (элементы крепи, неровности выработки и т .н.). Для имитации .таких 50 условий в онисанйом стенде потребуется многократная выгрузка и перенесение пробы для повторной загрузки в канал. Это приведет к снижению точности оценки процесса из-за поте- 55 ри части пыпевой фракции и к большим . затратам труда и времени на проведе= иие эксперимента.

4 4

Целью изобретения является снижение трудоемкости и повышение точности определения параметров наибольшего пыпеобразовання при самотечном движении материала по наклонной горной выработке.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу исследования пылеобразования при движенищ измельченного иатериала, включающему перемещение пробы по каналу со.ско ростью, равной максимальной скорос" ти движения материала в реальных условиях и определение степени измель1 чения пробы, перемещение пробы но каналу осуществляют путем многократного переведения ее из нйжнегь положения в верхнее, причем число переведений пробы s верхнее положение при.нимают равным отношению длин реальйой наклонной выработки и канала.

Кроме того, устройство для исследования пылеобразования нри движении измельченного материала, включающее рабочий канал и подложку для сбрасыва-. ния на нее материала, снабжено станиной, причем рабочий канал установлен на станине с возможностью поворота в вертикальной плоскости и снаб жен механизмом для поочередного пе.-реведения каждого из его концов кэ,. нижнего положения в верхнее с присно соблением для фиксирования канала в заданном положении, пад углом 35-90 . к горизонту, причем рабочий канал имеет съемные торцовые крышки с уг-, лублениями для установки подложек иэ различных пород и материалов. При этом механизм для поочередного иере- ведения каждого из концов рабочего канала из нижнего положения s верхнее содержит реверсивный привод и пружинный ускорительный механизм, вы . полненный в виде пружины растяжения, . один конец которой закреплен неподвижно на станине, а другой подвижно связан с рабочим каналом посредством каретки, установленной с вбэиажностью перемещения по направляющим, жестко закрепленным на боковой стенке рабочего канала параллельно его продольной оси, а.приспособление для фиксирования канала в заданном положении содержит две полосы е радиальными пазами, изогнутые по дуг1й окружности и закрепленные на станине по обе стороны канала параллельно его продольной оси и установленные в эти пазы симметрично относителЬ11 22834 но вертикальной плоскости, проходя- . шей через ось поворота канала,, две планки с установленными на них фиксатораж положения и амортизаторами .

Многократное сбрасывание пробы позволяет имитировать наиболее жесткие условия измельчения материала в реальном процессе самотечного движения по наклонной горной выработке, где каждый элементарный обьем мате- 10 риала может повторно ударяться о препятствие после каждого последующего разгона. Переведение пробы в исходное положение перед повторным отбрасыванием без извлечения ее из 15

Зсанала позволяет предотвратить потери пылевой фракции в процессе исследований. При этом обеспечивается высокая точность. определения параметров, Ю наибол.ьшего пылеобразовання эа счет 20 приближения условий разрушения к наи- 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 материа" ла в канале за счет изменения состав- ЗО ляющей сил трения материала о его стенки, зависящей от угла наклона канала.

На фиг . 1 показано ус тройство для исследования пыпеобразования 35 при движении измельченного материала, вид спереди; на фиг. 2 — приспособление для фиксирования рабочего канала под углом 35-90 к горизонту.

Устройство содержит рабочий канал .,О

1, со съемными торцовьви стенками ,2 и загрузочным люком 3. Рабочий канал 1 смонтирован на станине 4 с возможностью его поворота в вертикальной плоскости, обеснечиваемой 45 .шарниром: 5 с осью вращения,. перпендикулярной продольной оси кана ла 1 и расположенной на середине

его длины.

Торцовые стенки 2 и загрузочный

50 люк 3 имеют уплотннтельиые резиновые прокладки б. Для обеспечения в опытах удара о различные поверхности, ймеющиеся в реальных условиях, тор,цовые стенки 2 выполнены с углубле- ™ виями для установки подложек 7 из материалов реальных поверхностей (дерево, порода, металл) °

Рабочий канал 1 имеет длину, достаточную для приобретения движущейся в нем навеской скорости, равной максимальной скорости движения реального; угольного потока.

Самотечные угольные потоки в условиях выемки крутых пластов Дойбасса могут иметь скорости движения в основном в пределах 4-7 м/с.

Скорость, приобретаемая навеской угля при беспрепятственном движении (начальная скорость = О) в наклонном канале, зависит от высоты падения и угла наклона канала к горизонтУ V= 2 1(1-f .c qgJ (11 где h — - высота падения;

g - ускорение силы тяжести;

eL. — угол наклона канала .к горизонту

f - коэффициент трения материал о поверхность канала.

После выражения высоты падения через длину канала и угол наклона его к горизонту формула .(1) приобретает вид

% где I - длина канала. По формуле (2) при подстановке в нее известной скорости потока измельченного материала в реальных услЬвнях может быть определена необхоДимая дпя исследований длина рабочего канала 1. Причем ее минимальное значение (g „ ) имеет место в пре дельном случае при d 90 (вертио кальное положение канала 1) и определяется формулой 2 р " V. к g< .В частности, для обеспечения в стенде удара о подложку навески угля со скоростью движения до 7 м/с достаточно, в соответствии с формулой (3), йметь длину рабочего канала не менее

2,5 и. Исходя из этого, для воспроЙэведения условий наибольшего разру шения угля в потоке рабочий канал имеет длину 3 и. При такой длине

«ааааа 1 скорость навескн, например, "7 мjc обеспечивается, в соответст вии с формулой (2), при полажении его под углом. 70 к горизонту.

Для выведения рабочего канала 1 из крайнего положения служит .реверсивный привод 8 с тягами 9,.прикрепленными к торцам канала 1, а для ускоретизаторами r 16 и фиксаторами 17 в те радиал ьные 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, приобрета ет конечную скор ость около

7 м/с. По отношению длины углеспускной выработки (120 м) и длины рабо" чего канала 1 (3 м) определяют необходимое число поворотов канала в эксперименте, равное в рассматриваемом случае 40. На этом подготовка к проведению опыта заканчивается.

После этого тягой 9 с помощью реверсивного привода 8 рабочий канал 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 удер. жанни 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 па нему вниз и, разгоня ясь до .скорости около 7 м/с, ударяется о подложку 7 в торцовой крышLKe 2.. Затем цикл повторяют с поворо том канала в противоположную сторону.

После 40 поворотов канала снимают торцовую 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 дру« гие нс следуемые параметры.

Технические преимущества предлагаемого решения заключаются в том, что оно позволяет проводить исследования по определению характеристик наибольшего пылеобразования при самотеч ном движении материалов по наклонным горным выработкам при различных работки), с высокой точностью и мнизменения конструкции устройства, а лишь путем изменения условий его работы.

7 1. 1 22834 8 ния его перевода в противвположное крайнее положение (ннже расположенйого торца канала 1 в верхнее положение) имеется пружина 10 растяжения, один конец которой закреплен непод= вижно на станине 4, а другой связан

5 с рабочим каналом 1 посредством каретки 11, установленной на направляющие 12, жестко закрепленные. на боковой стенке канала 1. Натяжение пру1Î жины обеспечивает перемещение торца канала 1 со скоростью (Vä) 4 м/с достаточной для удержания навески. угля у торца канала 1 при радиусе вращения 1,5 м (принятая длина канала

15 равна 3 м) в соответствии с известной зависимостью

Уя >) г (4) где г — радиус вращения.

Фиксирование канала 1 в крайних положениях под углом к горизонту

20 (для принятого выше примера 70. ) обеспечивается приспособлением, включающим две полосы t3, изогнутые по дуге. окружности и закрепленные на

25 станине 4 по обе стороны канала 1 параллельно его продольной оси. Полосы 13 имеют радиальные пазы 14, выполненные через каждые 5 и устайовленные в .пазы 14 две планки 15 с закрепленными на них аммортизаторами 16 30

Ы фиксаторами 17 положения, Фиксато ры 17 выпапнены, например, в виде подпружиненных пластин 18, образующих щель t9 с расширением 20 для входа и удержания шаровой пяты 21, за- 35 .крепленной на стенке канала 1 у каждого из его торцов.

Работа на стенде предлагаемой конструкции осуществляется следующим об.— .

:разом.

В углубление .торцовых крышек 2 устанавливают подложки 7, например, с деревянными поверхностями для ими. тации разрушения угля в углеспускной:выработке, закрепленной деревян- 45 ной крепыш. Торцовые крьппки 2 с прокладками 6 устанавливают на рабочий канал I загружают 10-кило-, граммовую навеску угля определенного гранулометрического состава через . 50 загрузочный люк 3 и герметически закрывают его. Определяют, условия дви- параметрах потока материала и выражения реального. угольного потока, . боток (например, скорости движения разрушение при которых предполагают материала, длины и угла наклона вы имитировать в стенде: например, пре- 55 дельная. скорость потока 7 м/с и дли- ннмальными затратами труда и времени без на углеспускной выработки — 120 м

Устанавливают обе планки 15 с амор1122834

ФигЛ

Фма.8

ЗНИИПИ Заказ 8 И4/30 Тира 42Ф П4Фписное юю4В ища» ggg «Ватину"., г Уауород, уа.Проектная, 4