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

СОЮЗ СОВ ВСКИХ 9 Е 21 Г 5/00 ЫЙ КОМИТЕТ СССР ОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙГОСУДАРСТВПО ДЕЛАМ ИЗ ЗОБРЕ ЕЛЬСТВПИСАНИЕ ТОР СНОМ 8 многок него и ожение об- ног ние рав ени 3. чаю поочер я пр кон еверс содержит нный усколненный в я в верхнее ж мкости и я параванияиала ый п ый м ител водил пруой ха низ м, выпастяжения,жины н конец кот(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 15490- 70, 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, 823- 824.образоя вУкотип) .РАЗОО МА- УЩЕ 4. Прнмашов В.И. и др. Пылеванне при движении отбитого угллавахкрутых пластов, - "Угольраины," 1981, У 1, с. 32, (прот(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ .ПЬШЕОБВАНИЯ ПРИ ДВИЖЕНИИ ИЗЮЛЬЧЕННОГТЕРИАПА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОС(57) 1. Способ исследования пылразования при движении измельчматериала, включающий перемещепробы по каналу со скоростью,ной максимальной скорости движматериала в реальных условия, иопределение степени измельченибы, отличающийс ятемчто, с целью снижения трудоеповышения точности определениметров наибольшего пылеобразопри самотечном движении матер, 1122834 А по наклонной выработке, перемещение пробы по каналу осуществляют путем ратного проведения ее из ниж-. оложения в верхнее, причем число переведений пробы в верхнее пол принимают равным отношению длин реальной наклонной выработки и канала,2. Устройство для исследования пылеобразования при движении измельченного материала, включакзцее. 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-леобразования при самотечном движении материала по наклонной горной вЧ работке, оно снабжено станиной, причем рабочий канал установлен на станине с возможностью поворота в верти- р кальной 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, ф причем рабочий канал имеет съем- . ООные торцовые крышки с углублениями М для установки подложек из различ- ьЬ ных пород и материалов. тройство по и. 2, о т л не е с я тем, что механизм для дного переведения каждого ирабочего канала из нижнего1122834 закреплен неподвижно на станине, а другой подвижно связан.с рабочим каналом 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, изогну"тые по дуге окружности и закрепленные на станине но обе стороны канала параллельно его продольной оси, иустановленные в этих пазах симметричноотносительно вертикальной плоскостипроходящей через ось поворота канала,двепланки с установленными наних фиксаторами положения и амортизаторами.Изобретение относится к горному де.лу и предназначено для изучения пылеобразования при самотечном двйжении отбитого угля в наклонных и вертикальных горных выработках, в част- Бности, на крутых пластах.При выемке крутьк угольных плас.тов оснрвныьщ источникаии поступленияпыли в атмосферу являются эона отделения от массива и разрушения угля 1 би поток движущегося самотеком отбитого угля, Для эффективного применения средств пылеподавления необ"ходимо правильно оценить количественное соотношение ийтенсивностей образо 15вания пылевых частиц в каждом изуказанных источников пьаи .Наименее решенной частью этой задачи является определение количества,пьаввых частиц, образующихся при 20самотечном движении:материала по наклонныи выработкам, длиной порядка:100 и,Определение для указанных условий 5 .прироста содержания пылевидных час" тмц путем отбора и рассева шихтных проб осложняется, с одной стороны,весьма большой трудоеикостью, с дру.гой - ненадежностью вследствие .не .равномерности процессов и значительных нотерь пылевых фракций при отбой. е и транспортировании угля (пере" ход во взвешенное состояние и унос вентиляционным потоком, задержание ,яеровносгяин выработок, оседание на элементах крепей). Поэтому определе,ние дополнительного пылеобразования ври движении. разрушенного угля по уг леспускным выработкам наиболее ра- ш :ционально 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 идробления во вращапцеися барабане 1.13.Известен стенд для изучения иеха"нических свойств углей таким способом,который обычно представляет собой .барабан с горизонтальной осью вращения, имеющий полосы на внутрейиейповерхности и приводной механизм, Разрушение в барабане происходит в результате истирания принудительноперемеаваеьащ частиц друг о друга ио стенки барабана, а также - ударово его боковую поверхность, совершаю.шую вращательное движение,Степень измельчения определяютпутем рассева материала до и послеразрушения в барабане и сравнениясодержания Фракций заданных разме-.ров, в частности - пылевых 2).Недостаткои известного способа .н стенда является отличие условий разрушения в неи от реальйых, где измельчение в наибольшей степени происходит за счет ударов .о неподвнаные поверхности крепи и выработкичастиц и кусков угля, поступательнодвижущихся со скоростью, зависящей.от параметров потока угля и углеспуск.ной выработки.Известен также способ исследова.ния пылеебраэования и пылевыделе-ння путем однократного сбрасываниянавески угля. в канале с произвольновыбранной высоты на подлакку н устройство для осуществления этого способа, которое состоит из вертикального канала, установленного неподвижно на станине, с загрузочным и разгрузочным приспособленияв в виде3112283шиберов на,его концах. На такомстенде может быть определено количество пыли, образующейся при ударе о торец канала, путем сравненияФракционного состава пробы до и пос:пе опыта 335Однако произвольно выбранная врассматриваемом стенде высота сбрасывания пробы не позволяет воспроизводить удар с конечнои скоростью, рав- .Ной.максимальной. скорости движенияугля в реальных условиях.по угле- .епускной выработке,Кроме того, однократное сбрасывание навески не соответствует услови 5ям разрушения угля в углеспускной выработке, которое может происходитьэа счет многократных ударов каждогоэлементарного объема угля, сноваразвивающего максимальную скорость20движения после каждого соударенийс неподвижным препятствием.Наиболее близким к изобретениюявляется способ исследования измельчения угля путем однократного сбра 25сывания,пробы в вертикальном каналес высоты, при свободном падении скоторой материал приобретает скорость,равную максимальной в реальных условиях и стенд для осуществления этого способа, который состоит иэ неподвижноговертикального канала сторцевой покрытой полиэтиленом подложкой, Степень измельчения определяют сравнением гранулбметрического состава материала до и восле опы-. 35та. Этот способ исследования позволяет определить количество пыли, образующейся в случае падения угля, сопровождающегося однократным ударом опрепрятсвиев конце пути двйжения 41. 40 Однако этот способ, как и описанные выше, не позволяет имитиро.- вать условия разрушения при движещи материала по наклонной выработке дли-45 иой порядка 100 и, где.один и тот же . объем материала подвергается много.кратньвч ударам о различные предприя. тия (элементы крепи, неровности выработки и т .н.). Для имитации .таких 50 условий вонисанйом стендепотребуется многократная выгрузка и перенесение пробы для повторной загрузки в канал, Это приведет к снижению точности оценки процесса из-за поте ри части пыпевой фракции и к большим . затратам труда и времени на проведение эксперимента. 4 4Целью 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 пьцтеобразования при движенищ измельченного материала, включающему перемещение пробы по каналу со.скоростью, равной максимальной скорос ти движения материала в реальных условиях и определение степени измель" чения пробы, перемещение пробы но каналу осуществляют путем многократного переведения ее из нйжнегь положения в верхнее, причем число переведений пробы в 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 1жен механизмом для поочередного пе- реведения каждого из его концов кэ,. нижнего положения в верхнее с присно соблением для фиксирования канала в заданном положении,под 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 в верхнее содержит реверсивный привод и пружинный ускорительный механизм, вы . полненный в виде пружины растяжений, . один конец которой закреплен не" подвижно на станине, а другой подвижно связан с рабочим каналом посредством каретки, установленной с вбэможностью 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 ио дугаев окружности и закрепленные на станине по обе стороны канала параллельно его продольной оси и установленные в эти пазы симметрично относителЬ. 1.122834 ио вертикальной плоскости, проходя" . щей через ось поворота канала,. две планки с установленными на них фиксатораж положения и амортизаторами .Многократное сбрасывание пробы .5 позволяет имитировать наиболее жесткие условия измельчения материала в реальном процессе самотечного движения по наклонной горной выработке, где каждый элементарный обьем мате- О 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, %наибол.ьшего пылеобразования эа счет 20 приближения условий разрушения к наи" более жестким реальным и сохранениямассы пылевых фракций пробы.Возможность установки рабочего канала в"крайних полакениях под уг лом 35-90 позволяет осуществлять при выбранной постоянной длине канала регулирование скорости, развиваемой пробой измельченного матерна" ла в канале за счет изменения состав-. ЗО ляющей сил трения материала о его стенки, зависящей от угла наклона канала.35 зонту Г - коэффициент о поверхнос После выражения через длину канала к горизонту формула видтрения материаль канала.высоты паденияи угол наклона его.В частности, для обеспечения встенде удара о подложку навески углясо скоростью двиаения до 7 м/с достаточно, в соответствии с формулой (3),иметь длину рабочего канала не менее2,5 м. Исходя из этого, для воспроИэведения условий наибольшего разрушения угля в потоке рабочий канал 1 5 О имеет длину 3 м. При такой длинеканала 1 скорость навеси, например,7 мс обеспечивается, в соответст,вии с формулой (2), при положении егопод углом.70 к горизонту.Для выведения рабочего канала 1из крайнего положения служит .реверсивный привод 8 с тягами 9,.прикрепленными к торцам канала 1, а для ускореНа фиг. 1 показано устройство для исследования пыпеобразования при двиаении измельченного материала, вид спереди; на фиг, 2 - приспособление для фиксирования рабочего канала под углом 35-90 к горизонту,Устройство содержит рабочий канал .1, со съемными торцовьва стенками ,2 и загрузочным люком 3. Рабочий канал 1 смонтирован на станине 4 с возможностью его поворота в вертикальной плоскости, обеспечиваемой шарниром: 5 с осью вращения перпендикулярной продольной оси кана; ла 1 и расположенной ва середине его длины.Торцовые стенки 2 изагрузочный люк 3 имеют уплотиительные резиновые прокладки б. Для обеспечения в опытах удара о различные поверхности, имеющиеся в реальных условиях, тор,цовые стенки 2 выполнены с углублениями для установки подлоаек 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 горизону ч= 21(1-г Ь - высота падения;я - ускорение силы тяжести;о. - угол наклона канала .к го С 1 р где 1 - длина канала,По формуле (2) при подстановке в нее известной скорости потока измельченного материала в реальных услЬвиях может быть определена необхоДимая дпя исследований длина рабочего канала 1. Причем ее минимальное значение () имеет место в предельном случае при о=.90 (вертио кальное положение канала 1) и определяется формулой2Рф(1к 2тизаторами16 и фиксаторами 17 в те радиальные пазы 14, которые обеспечивают предельный угол наклона канала 1 в обе стороны, равный 70 ф. При таком наклоне канала 1 длиной 3 м в соответствии с формулой (2) навеска угля, падающая в канале, приобретает конечную скорость 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 каналвыводят 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 канада 1 проба перемещается па нему вниз и, разгоняг ясь до .скорости около 7 м/с, ударяется о подложку 7 в торцовой крышЫе 2 Затем цикл повторяют с поворотом канала в противопсложную сторону. После 40 поворотов канала снимают торцовую крышку 2извлекают пробу, определяют содержание пыли в ней исравнивая его ссодержанием до проведения эксперимента,устанавливают количество вновь образоваванной пыли,ее дисперсный состав идругие 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 ьщизменения конструкции устройства, а лишьпутем изменения условий его работы. 7 1, 122834 8ния его перевода в противвположноекрайнее положение (ннже расположенйого торца канала 1 в верхнее положение) имеется пружина 1 О растяжения,один конец которой закреплен .неподвижно на станине 4, а другой связан5с рабочим каналом 1 посредством каретки 11, установленной на направляющие 12, жестко закрепленные. на боковой стенке канала 1. Натяжение пру 1 Озины обеспечивает перемещение торцаканала 1 со скоростью Ь 1 я) 4 м/с дос- .таточной для удержания навески. угляу торца канала 1 при радиусе вращения 1,5 м (принятая длина канала15равна 3 м) в соответствии с известной зависимостьюЧп Я (4)где г - радиус вращения.Фиксирование канала 1 в крайнихположениях под углом к горизонту20(для принятого выше примера 70)обеспечивается приспособлением, включающим две полосы 13, изогнутые подуге. окружности и закрепленные на25станине 4 по обе стороны канала 1параллельно 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 1630Ы фиксаторами 17 положения, Фиксато.-ры 17 выпапнены, например, в видеподпружиненных пластин 18, образующих щель 19 с расширением 20 для входа и удержания шаровой пяты 21, закрепленной на стенке канала 1 у каждого из его торцов.Работа на стенде предлагаемой конструкции осуществляется следующим.об. -разом.40В углубление .торцовых крышек 2устанавливают подложки 7, например,с деревянными поверхностями для ими. тации разрушения угля в углеспускной:выработке, закрепленной деревянной крепыш, Торцовые крьппки 2 спрокладками 6 устанавливают на рабочий канал 1, загружают 10-кило-,граммовую навеску угля определенногогранулометрического состава через . 50загрузочный люк 3 и герметически закрывают его. Определяют, условия дви- параметрах потока материала и выражения реального.угольного потока, . боток (например, скорости движенияразрушение при которых предполагают материала, длины и угла наклона вы имитировать в стенде: например, предельная. скорость 1 потока 7 м/с и дли- ннмальнымн затратами труда и времени безна углеспускной выработки - 120 мУстанавливают обе планки 15 с амор1122834 ФигЛ8 Г фмЗаказ 8 И 4/3 аа 426 Подписно ЙЙ Вафазт .у 3 УМОфород, уй.Проектная