一種自適應(yīng)磨料漿體射流開采系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)磨料漿體射流開采系統(tǒng)，采用單片機(jī)、電磁閥、變頻器等元件，控制滾筒割煤機(jī)和磨料漿體射流系統(tǒng)密切配合，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造薄煤層的高效開采。本發(fā)明提出的一種自適應(yīng)磨料漿體射流系統(tǒng)采用單片機(jī)接收滾筒上的截割力信號，自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器和電磁閥，控制磨料漿體射流系統(tǒng)壓力的升降及磨料漿體的開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)高壓磨料漿體射流在滾筒破碎夾矸前切縫，低壓純水射流在滾筒開采煤層時(shí)降塵的自動(dòng)化，并有效解決薄煤層開采中狹小空間內(nèi)“小機(jī)身、大功率”的矛盾，提高薄煤層開采效率，降低刀具磨損。
【專利說明】
一種自適應(yīng)磨料漿體射流開采系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種水射流系統(tǒng)及方法，尤其是一種適用于復(fù)雜地質(zhì)條件下含硬夾矸薄煤層開采時(shí)使用的自適應(yīng)磨料漿體射流開采系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國薄煤層分布廣泛，超過85%以上的礦區(qū)均賦有薄煤層(1.3米以下)，全國95個(gè)重點(diǎn)礦業(yè)集團(tuán)公司中有80個(gè)集團(tuán)公司的445座礦井都賦存著薄煤層，可采儲(chǔ)量達(dá)61.5億噸，約占煤炭總可采儲(chǔ)量的19%。但每年從薄煤層中采出的煤量僅占全國總產(chǎn)量的10.4%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于儲(chǔ)量所占的比例。而薄煤層開采主要使用滾筒式采煤機(jī)，依靠安裝在滾筒上的截齒與煤壁作用進(jìn)行采煤，但在狹小空間內(nèi)難以克服“小機(jī)身、大功率”的矛盾，無法應(yīng)對復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造(含硬夾矸、斷層以及金屬化合物結(jié)核等)薄煤層的開采。因此，迫切需要一種新技術(shù)解決復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造薄煤層開采難題。
[0003]磨料漿體射流是一種新型的硬巖截割工具，具有工作壓力低、切割能力強(qiáng)、適應(yīng)危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)等特點(diǎn)，已應(yīng)用于各種堅(jiān)硬材料切割、粉碎、機(jī)械加工等領(lǐng)域。因此，利用磨料漿體射流聯(lián)合刀具進(jìn)行截割薄煤層，可實(shí)現(xiàn)薄煤層的安全高效開采，有效解決采煤裝備“小機(jī)身、大功率”的矛盾，提高復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造薄煤層的采煤效率及自動(dòng)化水平，降低截割刀具的磨損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功率大、采煤效率高、截割刀具磨損小的自適應(yīng)磨料漿體射流開采系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的自適應(yīng)磨料漿體射流開采系統(tǒng)，包括磨料漿體混合噴水裝置、單片機(jī)、電磁閥、磨料罐和采煤滾筒器;所述的采煤滾筒器包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連滾筒，采煤滾筒器與單片機(jī)相連接，單片機(jī)與磨料漿體混合噴水裝置相連接，所述的磨料漿體混合噴水裝置包括水栗、與水栗相連的電機(jī)，電機(jī)上連有變頻器，電機(jī)通過聯(lián)軸器連接水栗，水栗的出水口通過管路連接電磁閥，電磁閥分別連接磨料罐和噴水管路，磨料罐的出水口與噴水管路相連接，噴水管路末端設(shè)有噴嘴;水栗與磨料罐相連管路上設(shè)有一個(gè)單向閥。
[0006]所述磨料罐與電磁閥相連的管路上設(shè)有單向閥。
[0007]所述的單片機(jī)的型號為STC12C5A60S2。
[0008]本發(fā)明的自適應(yīng)磨料漿體射流開采方法，包括如下步驟:
[0009]a.當(dāng)采煤時(shí)滾筒遇到薄煤層中的夾矸時(shí)，與滾筒相連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的截割力增大，并將截割力增大信號發(fā)送給單片機(jī)；
[0010]b.單片機(jī)接收到截割力增大信號后，立即停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作，然后，發(fā)出使變頻器提高頻率的指令，提高水栗電機(jī)的轉(zhuǎn)速，提高水栗的輸出壓力增高，通過單片機(jī)控制切換電磁閥，水栗產(chǎn)生的高壓水經(jīng)過單向閥進(jìn)入磨料罐，并從磨料罐中將磨料漿體擠出；
[0011]c.擠出的磨料漿體由管路流出，并通過噴嘴射出，形成高壓磨料漿體射流，對夾矸進(jìn)行定時(shí)切縫；
[0012]d.當(dāng)切縫達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，單片機(jī)自動(dòng)切換電磁閥，然后降低變頻器的頻率，使得噴嘴射出低變頻器調(diào)整后的低壓純水射流，重新開啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)滾筒破碎預(yù)切縫夾矸以及開采普通薄煤層。
[0013]有益效果:本發(fā)明的自適應(yīng)磨料漿體射流系統(tǒng)運(yùn)用于復(fù)雜地質(zhì)條件下薄煤層的開采，采用單片機(jī)接收滾筒上的截割力信號，自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器和三通電磁閥，控制磨料漿體射流系統(tǒng)壓力的升降及磨料的開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)高壓磨料漿體射流在滾筒破碎夾矸前的切縫，低壓純水射流在滾筒開采煤層時(shí)降塵的自動(dòng)化;有效解決了薄煤層開采中狹小空間內(nèi)“小機(jī)身、大功率”的矛盾，提高了薄煤層開采效率，降低了刀具磨損。是針對復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造薄煤層的采煤效率高，截割刀具磨損小的自適應(yīng)磨料漿體射流開采系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)簡單，體積小，功率大，具有廣泛的實(shí)用性。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的自適應(yīng)磨料漿體射流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1-單片機(jī);2-變頻器;3-電機(jī);4-水栗;5-電磁閥；6_單向閥；7_磨料罐;8_噴嘴;9-驅(qū)動(dòng)電機(jī);I O-滾筒;11 -聯(lián)軸器。
【具體實(shí)施方式】
:
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:
[0017]如圖1所示，本發(fā)明的自適應(yīng)磨料漿體射流開采系統(tǒng)，自適應(yīng)磨料漿體射流系統(tǒng)包括單片機(jī)1、變頻器2、電機(jī)3、水栗4、電磁閥5、單向閥6、磨料罐7、噴嘴8、驅(qū)動(dòng)電機(jī)9和滾筒10;驅(qū)動(dòng)電機(jī)9和滾筒10構(gòu)成的采煤滾筒器與單片機(jī)I連接，所述的單片機(jī)型號為STC12C5A60S2，單片機(jī)I與磨料漿體混合噴水裝置相連接，所述料混合噴水裝置包括通過變頻器2與單片機(jī)I相連接的電機(jī)3，電機(jī)3通過聯(lián)軸器11連接有水栗4，水栗4的出水口通過管路連接有電磁閥5，電磁閥5分別連接有磨料罐7和噴水管路，磨料罐7的進(jìn)水口與電磁閥5之間的管路上設(shè)有阻止罐內(nèi)的磨料回流到水栗單向閥6，磨料罐7的出水口與噴水管路相連接，水栗4與磨料罐7相連管路上設(shè)有一個(gè)單向閥6，噴水管路末端設(shè)有噴嘴9。
[0018]本發(fā)明的自適應(yīng)磨料漿體射流開采方法，具體步驟如下:
[0019]a.當(dāng)采煤時(shí)滾筒10遇到薄煤層中的夾矸時(shí)，與滾筒10相連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的截割力增大，并將截割力增大信號發(fā)送給單片機(jī)I;
[0020]b.單片機(jī)I接收到截割力增大信號后，立即停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的工作，然后，發(fā)出使變頻器2提高頻率的指令，提高水栗電機(jī)3的轉(zhuǎn)速，使水栗4的輸出壓力增高，通過單片機(jī)I控制切換電磁閥5，水栗4產(chǎn)生的高壓水經(jīng)過水栗4與磨料罐7相連管路上的單向閥6進(jìn)入磨料罐7，并從磨料罐7中將磨料漿體擠出；
[0021 ] c.擠出的磨料漿體由管路流出，并通過噴嘴8射出，形成高壓磨料漿體射流，對夾矸進(jìn)行定時(shí)切縫;切割時(shí)間一般為5?15分鐘；
[0022]d.當(dāng)切縫達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，單片機(jī)I自動(dòng)切換電磁閥5，然后降低變頻器2的頻率，使得噴嘴8射出由變頻器2調(diào)整后的低壓純水射流，并重新開啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)9，驅(qū)動(dòng)滾筒10破碎預(yù)切縫夾矸以及開采普通薄煤層；
[0023]e.當(dāng)采煤時(shí)滾筒10再次遇到薄煤層中的夾矸時(shí)，重復(fù)上述步驟，完成一次又一次的自適應(yīng)磨料漿體射流開采。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自適應(yīng)磨料漿體射流開采系統(tǒng)，其特征在于:它包括磨料漿體混合噴水裝置、單片機(jī)(I)、電磁閥(5)、磨料罐(7)和采煤滾筒器;所述的采煤滾筒器包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)相連滾筒(10)，采煤滾筒器與單片機(jī)(I)相連接，單片機(jī)(I)與磨料漿體混合噴水裝置相連接，所述的磨料漿體混合噴水裝置包括水栗(4)、與水栗(4)相連的電機(jī)(3)，電機(jī)(3)上連有變頻器(2)，電機(jī)(3)通過聯(lián)軸器(11)連接水栗(4)，水栗(4)的出水口通過管路連接電磁閥(5)，電磁閥(5)分別連接磨料罐(7)和噴水管路，磨料罐(7)的出水口與噴水管路相連接，噴水管路末端設(shè)有噴嘴(9);水栗(4)與磨料罐(7)相連管路上設(shè)有一個(gè)單向閥。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)磨料漿體射流開采系統(tǒng)，其特征在于:所述磨料罐(7)與電磁閥(5)相連的管路上設(shè)有一個(gè)單向閥。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)磨料漿體射流開采系統(tǒng)，其特征在于:所述的單片機(jī)(I)的型號為 STC12C5A60S2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的自適應(yīng)磨料漿體射流開采方法，其特征在于:包括如下步驟: a.當(dāng)采煤時(shí)滾筒(10)遇到薄煤層中的夾矸時(shí)，與滾筒(10)相連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)的截割力增大，將截割力增大信號發(fā)送給單片機(jī)(I); b.單片機(jī)(I)接收到截割力增大信號后，立即停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)的工作，然后，發(fā)出使變頻器(2)提高頻率的指令，提高水栗電機(jī)(3)的轉(zhuǎn)速，使水栗(4)的輸出壓力增高，通過單片機(jī)(I)控制切換電磁閥(5)，水栗(4)產(chǎn)生的高壓水經(jīng)過單向閥進(jìn)入磨料罐(7)，并從磨料罐(7)中將磨料漿體擠出； c.擠出的磨料漿體由管路流出，并通過噴嘴(8)射出，形成高壓磨料漿體射流，對夾矸進(jìn)行定時(shí)切縫； d.當(dāng)切縫達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，單片機(jī)(I)自動(dòng)切換電磁閥(5)，降低變頻器(2)的頻率，使得噴嘴(8)射出由變頻器(2)調(diào)整后的低壓純水射流，重新開啟驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)，驅(qū)動(dòng)滾筒(10)破碎預(yù)切縫夾矸以及開采普通薄煤層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的自適應(yīng)磨料漿體射流開采方法，其特征在于:所述的對夾矸進(jìn)行定時(shí)切縫時(shí)間根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況設(shè)定，一般為5?15分鐘。
【文檔編號】E21C45/08GK105952456SQ201610301867
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】郭楚文, 劉送永, 江紅祥, 李洪盛
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)