本申请涉及测量设备，特别涉及一种具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定装置及方法。
背景技术：
1、煤与瓦斯突出是威胁矿井安全生产的主要灾害之一，而煤的坚固性系数在鉴定、预测煤层是否具有煤与瓦斯突出的过程中起着关键性作用，因而，准确测定煤的坚固性系数具有重要意义。
2、目前，测定煤的坚固性系数的主要方法是“捣碎法”，先手动提升铁锤至一定高度后自由下落，从而锤击煤体使其破碎，最后根据煤样的粒径筛分，计算出煤的坚固性系数。
3、在传统的落锤法捣碎煤样的过程中，捣碎装置主要由三部分构成，包括：盛放煤样的底座、铁锤以及对铁锤进行下落限位的钢筒。但是，由于捣碎装置受到人为操作的影响，每组实验的落锤距离并不一直，导致煤样破碎程度误差较大。
4、因而，亟需提供一种针对上述现有技术不足的技术方案。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定装置及方法，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。
2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
3、本申请提供一种具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定装置，包括：冲击筒、冲击底座、提升单元和冲击锤；所述冲击筒为两端开口的筒状结构，下端可拆卸连接所述冲击底座，且所述冲击筒内还设置有上限位板，所述冲击筒的侧壁上设置有激光测速仪；所述提升单元可拆卸连接于所述冲击筒的上端；所述冲击锤位于所述冲击筒内，通过牵引绳连接于所述提升单元上；所述冲击底座的下方设置至少3个不在同一直线上的加速度传感器；其中，所述提升单元用于通过所述牵引绳牵引所述冲击锤沿垂直方向向上运动，所述上限位板用于对所述冲击锤的上升高度进行限位，所述激光测速仪用于对预设位置处所述冲击锤的下落速度进行监测，所述加速度传感器用于对所述冲击锤撞击所述冲击筒内放置的煤样时的加速度信号进行监测。
4、优选的，所述加速度传感器通过下限位板与所述冲击底座接触；其中，所述下限位板上设置有接触通孔，且所述下限位板与所述冲击底座可拆卸连接；所述加速度传感器的探头嵌入所述接触通孔，且与所述下限位板焊接。
5、优选的，所述下限位板通过支撑座与所述冲击底座连接，其中，所述支撑座的上表面设置有上圆形凹槽，所述上圆形凹槽与所述冲击底座紧配合；所述支撑座的下表面设置下圆形凹槽，所述下圆形凹槽内均布多个螺纹孔，所述下圆形凹槽与所述下限位板相适配，且通过螺栓紧固件与所述下限位板紧固连接。
6、优选的，所述冲击筒的侧壁上沿高度方向设置有多个安装孔，且同一高度至少有2个沿所述冲击筒的周向均布的所述安装孔；其中，每个所述安装孔内均安装有所述激光测速仪。
7、优选的，最上方的所述安装孔与上限位面的距离至少为3厘米；最下方的所述安装孔与下限位面的距离至少为3厘米；其中，所述上限位面为所述冲击锤提升至上限位板处时所述冲击锤的底面；所述下线位面为所述冲击筒内放置的煤样的顶面。
8、优选的，每个所述安装孔处还对应设置有防护罩，所述防护罩可拆卸连接于所述冲击筒的侧壁上，且位于所述激光测速仪的外侧。
9、优选的，所述冲击底座为上端开口下端封闭的桶装结构，对应的，所述冲击筒的下端由所述冲击底座的上端开口嵌套入所述桶装结构内。
10、优选的，所述上限位板与所述冲击筒可拆卸连接，且所述上限位板上设置有与所述冲击筒的轴线重合的冲击过孔；所述牵引绳穿过所述冲击过孔，一端连接于所述提升单元，另一端连接于所述冲击锤。
11、本申请实施例还提供一种具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定方法，采用上述任一所述的具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定装置进行测定，所述测定方法包括：将从煤层获取的煤样破碎为预设粒径的颗粒，并划分为相同质量的多组；
12、将其中一组煤样颗粒放入冲击底座中后，连接所述冲击底座与冲击筒，开启激光测速仪和加速度传感器并进行校正；
13、由提升单元提升冲击锤直至碰触上限位板后，放开所述冲击锤，使所述冲击锤自由落体，对所述冲击底座上的煤样颗粒进行撞击破碎，同步记录所述激光测速仪和所述加速度传感器的监测数据；
14、重复多次撞击破碎操作后，撞击破碎实验结束，若所述激光测速仪监测得到的多次撞击破碎操作的速度误差不大于预设速度阈值，则撞击破碎操作有效，否则重新进行新的一组煤样颗粒的撞击破碎操作；
15、响应于煤样颗粒的撞击破碎操作有效，对撞击破碎后的煤样颗粒进行筛选，并置于计量筒中进行煤样高度测量；
16、若测量得到的煤样高度大于等于预设高度阈值，则按照公式：
17、
18、计算煤样的初始坚固性系数f0；否则重新进行新的一组煤样颗粒的撞击破碎操作；其中，n为撞击破碎操作的次数；k为测量得到的所述煤样高度；
19、重复进行至少3组有效的撞击破碎操作，并对至少3组有效的撞击破碎操作得到的煤样的初始坚固性系数f0，及其对应的由所述加速度传感器得到的平均加速度进行幂函数拟合，得到煤样的坚固性系数回归模型；其中，所述平均加速度通过对至少3个所述加速度传感器得到的同组监测数据求平均值得到；
20、基于所述坚固性系数回归模型，根据由所述加速度传感器得到的目标煤样在撞击破碎操作中的加速度，确定所述目标煤样的坚固性系数。
21、有益效果：
22、本申请实施例提供的具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定装置中，冲击筒为两端开口的筒装结构，下端可拆卸连接冲击底座，且冲击筒内还设置有上限位板，冲击筒的侧壁上设置有激光测速仪；提升单元可拆卸连接于冲击筒的上端；冲击锤位于冲击筒内，通过牵引绳连接于提升单元上，且冲击锤的径向尺寸大于上限位板的径向尺寸小于冲击筒的内壁的径向尺寸；在冲击底座的下方设置有加速度传感器。
23、提升单元通过牵引绳牵引冲击锤沿垂直方向向上运动，上限位板对冲击锤的上升高度进行限位，使冲击锤每次均由相同高度进行下落；通过激光测速仪对冲击锤下落时的速度进行监测，进而通过多次测量的速度误差判断冲击锤每次下落锤击煤样是否有效；并利用加速度传感器对冲击锤撞击冲击筒内放置的煤样时的加速度信号进行监测，多组有效的撞击破碎操作得到的数据拟合，得到煤样的坚固性系数回归模型，进而由煤样的坚固性系数回归模型，可以快速有效的确定处目标煤样的坚固性系数。籍此，使煤样坚固性系数的确定不再受到人为操作的影响，可以快速、准确的确定煤样的坚固性系数。
1.一种具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定装置，其特征在于，包括：冲击筒、冲击底座、提升单元和冲击锤；
2.根据权利要求1所述的具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定装置，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定装置，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定装置，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定装置，其特征在于，所述上限位板与所述冲击筒可拆卸连接，且所述上限位板上设置有与所述冲击筒的轴线重合的冲击过孔；
9.一种具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述的具有冲击力监测的煤的坚固性系数测定装置进行测定，所述测定方法包括：
