1.一种机械化采煤作业粉尘动态追踪模拟系统,包括具有工作台面的实验柜、监测仪器和通风除尘装置,其特征在于,所述工作台面上放置一端为进风口、另一端为出风口的透明模拟巷道,所述透明模拟巷道周围设置有移动支架组件,所述透明模拟巷道内部在接近进风口侧设置有综采面采煤机,所述综采面采煤机前行推动若干活动拟煤块,所述实验柜内设置与所述移动支架组件相平行的导向推移装置,所述导向推移装置包括由推移电机驱动丝杠机构连接导轨滑台,所述推移电机由电控箱电路连接,所述导轨滑台上滑动连接推移滑块,所述推移滑块通过连接件固连所述综采面采煤机,所述推移滑块上还固连有支架推动块,所述支架推动块接触所述移动支架组件的外侧壁,所述监测仪器包括通过电路连接的高速摄像机、计算机、粉尘采样器和风速仪,所述高速摄像机的镜头对准所述透明模拟巷道,所述通风除尘装置包括供风设备和除尘器,所述透明模拟巷道的进风口和所述综采面采煤机均连接所述供风设备,所述透明模拟巷道的出风口连接所述除尘器。
2.如权利要求1所述的机械化采煤作业粉尘动态追踪模拟系统,其特征在于,所述透明模拟巷道依次包括进风巷道、巷道背板和回风巷道,所述进风巷道具有所述进风口,所述回风巷道具有所述出风口,所述巷道背板的两端通过磁条组件与所述进风巷道或所述回风巷道形成可拆卸吸合连接;所述巷道背板接近所述回风巷道的一端上开通可操作窗,所述可操作窗的内侧单向铰接防风挡板;所述巷道背板的底边的工作台面上设置有电缆槽。
3.如权利要求2所述的机械化采煤作业粉尘动态追踪模拟系统,其特征在于,所述实验柜内设置与所述巷道背板相平行的煤块轨道,所述巷道背板与所述煤块轨道上呈衔接开设煤块滑移槽,所述工作台面上位于所述煤块滑移槽的衔接处开设使所述活动拟煤块通过的穿移孔,所述活动拟煤块上固设卡轴,所述卡轴卡嵌入所述煤块滑移槽内形成滑移连接。
4.如权利要求1所述的机械化采煤作业粉尘动态追踪模拟系统,其特征在于,所述移动支架组件包括位于首端的固定支架一和位于尾端的固定支架二,所述固定支架一与所述固定支架二之间呈衔接排列若干可移动支架,所述可移动支架的前端转接护帮板,所述护帮板搭设在所述活动拟煤块的顶沿上,若干所述可移动支架中至少三个所述可移动支架的外壁上开通测量孔,相邻测量孔之间隔离测量间距,所述测量孔内穿入粉尘采样器的探头和风速仪的探头。
5.如权利要求4所述的机械化采煤作业粉尘动态追踪模拟系统,其特征在于,所述固定支架一、固定支架二和可移动支架的底面上均凸设定位柱,所述工作台面上沿直线均匀排列若干槽孔,位于首位/尾位的槽孔为固定槽孔,所述固定槽孔与所述固定支架一/固定支架二的定位柱呈紧密插接配合,位于中部的若干槽孔均为滑移槽孔,若干所述可移动支架的定位柱一一对应插入若干所述滑移槽孔中并余留定向滑移间隙。
6.如权利要求5所述的机械化采煤作业粉尘动态追踪模拟系统,其特征在于,所述工作台面上还设置移动导槽,所述综采面采煤机的底部固设导滑件,所述导滑件嵌入所述移动导槽内形成滑移连接;所述工作台面上还设置移动滑槽,所述支架推动块的底部嵌入所述移动滑槽内形成滑移连接;所述移动导槽和所述移动滑槽均与若干所述槽孔的排列直线相平行。
7.如权利要求1所述的机械化采煤作业粉尘动态追踪模拟系统,其特征在于,所述综采面采煤机包括机身,所述机身的两侧均连通具有燃烧内腔的滚筒,所述滚筒的侧部进料口上盖设筒盖,所述筒盖上设置把手,所述滚筒的筒身上均匀开通若干出尘孔,两个所述滚筒还连接送风管。
8.如权利要求7所述的机械化采煤作业粉尘动态追踪模拟系统,其特征在于,所述供风设备包括第一风机和第二风机,所述第一风机由第一调速控制器电路连接,所述第二风机由第二调速控制器电路连接,所述第一风机的出风管通过送风罩连接所述透明模拟巷道的进风口,所述第二风机的出风管依次通过变径口和伸缩风管连接所述综采面采煤机的送风管。
9.如权利要求1所述的机械化采煤作业粉尘动态追踪模拟系统的模拟方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)、首先确定现场实际的通风量、综采面采煤机运行速度,按照综采巷道的等比例缩小倍数进行缩小,计算出导向推移装置中推移滑块移动速度,以及第一风机、第二风机的风量;
2)、通过第一调速控制器、第二调速控制器分别调控并显示第一风机、第二风机的风量,等待风流场在透明模拟巷道内稳定;开启除尘器,卸下巷道背板,取下综采面采煤机的筒盖,将点燃的烟饼放入滚筒的燃烧内腔,将筒盖及巷道背板放回;
3)、在第一风机送入的风流作用下,烟饼产生的粉尘从滚筒的出尘孔向外扩散,而后含尘风流经过透明模拟巷道向回风巷道运移,直至被吸入除尘器中;同时电控箱控制推移电机的转动方向及转速,驱动导轨滑台上的推移滑块以适当的速度前行移动,进而带动综采面采煤机和支架推动块以预设的速度移动,第二风机向滚筒持续供风以模拟采煤作业中综采面采煤机的产尘全过程,同时综采面采煤机逐渐推动活动拟煤块前移并转入实验柜,透明模拟巷道中的活动拟煤块逐渐减少模拟采煤过程,同步支架推动块逐次推移可移动支架,模拟现场支架移动情况;
4)、通过高速摄像机拍摄各时刻不同位置的风流‑粉尘耦合扩散状况,通过计算机进行影像分析,实现对综采面风流‑粉尘耦合场的动态追踪;通过粉尘采样器和风速仪测取透明模拟巷道中人员作业点的粉尘浓度、风速、风温、湿度等数据,并可换算为真实现场的实验数据,满足采煤现场的模拟和研究需求。
10.如权利要求9所述的机械化采煤作业粉尘动态追踪模拟系统的模拟方法,其特征在于,通过除尘器吸收并直接处理透明模拟巷道中回风巷道排出的含尘风流,保证了实验环境的安全与清洁;在实验完成后,将透明模拟巷道中巷道背板拆开,将滚筒内烟饼拿出并妥善处理,将移动支架组件、活动拟煤块取出进行清洁,将设备内部清理干净以便重复使用。