采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【專利摘要】一種采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái),由發(fā)煙器、帶有閥門(mén)的發(fā)煙管道、冷卻器、供煙管道、可視化采空區(qū)模擬臺(tái)、壓差式補(bǔ)償儀、風(fēng)機(jī)和回?zé)煿艿澜M成,發(fā)煙器的出煙口連接發(fā)煙管道的一端,發(fā)煙管道的另一端由冷卻器的進(jìn)口伸入到冷卻器內(nèi),冷卻器的出口連接供煙管道的進(jìn)口端,供煙管道的出口端連接到可視化采空區(qū)模擬臺(tái)的進(jìn)煙孔處,壓差式補(bǔ)償儀通過(guò)連接在其進(jìn)氣口及出氣口處的皮托管,連接到供煙管道的水平段上,并靠近供煙管道的出口端處,可視化采空區(qū)模擬臺(tái)的出煙孔處安裝有風(fēng)機(jī),并且連接回?zé)煿艿赖囊欢?,回?zé)煿艿赖牧硪欢伺c發(fā)煙器的回?zé)熆谙噙B接。其優(yōu)點(diǎn)為,操作方便,操作員無(wú)須進(jìn)入到采空區(qū)進(jìn)行探測(cè),就能進(jìn)行采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)的可視化相似模擬實(shí)驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種模擬試驗(yàn)臺(tái),特別是一種采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái),適用于模擬煤礦采空區(qū)的瓦斯流場(chǎng)濃度梯度規(guī)律。
【背景技術(shù)】
[0002]目前,煤礦特大瓦斯爆炸事故主要發(fā)生在煤礦的采空區(qū),并且瓦斯?jié)舛仁遣煽諈^(qū)發(fā)生瓦斯爆炸的關(guān)鍵因素。另外,由于煤礦采空區(qū)瓦斯爆炸事故具有突發(fā)性、不確定性,嚴(yán)重威脅著我國(guó)煤礦的安全生產(chǎn)和礦工的生命。因此,對(duì)采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植家?guī)律的研究是防控煤礦瓦斯爆炸的關(guān)鍵;但是,由于采掘工作面向前推進(jìn)的過(guò)程中,會(huì)有頂板跨落,人不能進(jìn)入到采空區(qū)進(jìn)行探測(cè),同時(shí)由于瓦斯是無(wú)色無(wú)味的,人不能通過(guò)肉眼進(jìn)行觀測(cè),故傳統(tǒng)的研究采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)分布規(guī)律的技術(shù)不方便實(shí)施。以上為現(xiàn)有技術(shù)的不足。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是:設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,試驗(yàn)結(jié)果可視化、便于觀測(cè)的采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái),用以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]本采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái),其特征是:由發(fā)煙器、帶有閥門(mén)的發(fā)煙管道、冷卻器、供煙管道、可視化采空區(qū)模擬臺(tái)、壓差式補(bǔ)償儀、風(fēng)機(jī)和回?zé)煿艿澜M成,發(fā)煙器的出煙口連接發(fā)煙管道的一端,發(fā)煙管道的另一端由冷卻器的進(jìn)口伸入到冷卻器內(nèi),冷卻器的出口連接供煙管道的進(jìn)口端,供煙管道的出口端連接到可視化采空區(qū)模擬臺(tái)的進(jìn)煙孔處,壓差式補(bǔ)償儀通過(guò)連接在其進(jìn)氣口及出氣口處的皮托管,連接到供煙管道的水平段上,并靠近供煙管道的出口端處,可視化采空區(qū)模擬臺(tái)的出煙孔處安裝有風(fēng)機(jī),并且連接回?zé)煿艿赖囊欢?,回?zé)煿艿赖牧硪欢伺c發(fā)煙器的回?zé)熆谙噙B接。
[0006]本實(shí)用新型所述可視化采空區(qū)模擬臺(tái)由底座、四周可漏風(fēng)的箱體和透明玻璃板組成,底座上設(shè)置箱體,箱體的左側(cè)面前、后兩端位置分別設(shè)有出煙孔和進(jìn)煙孔,箱體內(nèi)部從左至右依次為模擬待開(kāi)采煤區(qū)、模擬巷道區(qū)和模擬頂板塌陷矸石區(qū),模擬待開(kāi)采煤區(qū)裝有煤層模型,模擬巷道區(qū)的前、后兩端口分別與箱體左側(cè)面的出煙孔和進(jìn)煙孔相連通,模擬頂板塌陷矸石區(qū)裝有矸石模型,透明玻璃板蓋在箱體的上端口處,在透明玻璃板上設(shè)有坐標(biāo)定位方格線。
[0007]本實(shí)用新型的發(fā)煙器包括封閉的筒體,筒體頂部設(shè)有提手,其下部側(cè)壁上設(shè)有放燃料兼進(jìn)氣孔,在筒體的內(nèi)部,位于放燃料兼進(jìn)氣孔的上方位置,設(shè)有放置燃料架,在筒體的上部及下部側(cè)壁上,分別設(shè)有出煙口和回?zé)熆凇?br>
[0008]本實(shí)用新型所述箱體由4塊側(cè)面壓縮板和I塊底面壓縮板連接構(gòu)成,其中,4塊側(cè)面壓縮板之間的連接為間隙配合連接。
[0009]本實(shí)用新型所述箱體由4塊側(cè)面壓縮板和I塊底面壓縮板連接構(gòu)成,在4塊側(cè)面壓縮板上設(shè)置有若干小孔。[0010]本實(shí)用新型所述可視化采空區(qū)模擬臺(tái)內(nèi),模擬待開(kāi)采煤區(qū)裝的煤層模型由煤堆砌構(gòu)成,模擬頂板塌陷矸石區(qū)裝的矸石模型由不規(guī)則形狀的矸石堆砌構(gòu)成。
[0011]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便;2)采用發(fā)煙器產(chǎn)生的有色煙氣作為示蹤氣體,在風(fēng)機(jī)的作用下通過(guò)管道進(jìn)入可視化采空區(qū)模擬臺(tái),5分鐘后就可以形成可視化、具有濃度梯度分布規(guī)律的流場(chǎng);操作人員不用進(jìn)入到采空區(qū)進(jìn)行探測(cè),就能夠根據(jù)相似原理進(jìn)行采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)的相似模擬實(shí)驗(yàn),對(duì)可視化采空區(qū)模擬臺(tái)內(nèi)形成的可視化、具有濃度梯度分布規(guī)律的流場(chǎng)進(jìn)行研究、計(jì)算,從而為煤礦采空區(qū)瓦斯爆炸事故的防控提供數(shù)據(jù)參考。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)局部剖視示意圖;
[0013]圖2是本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)局部剖視示意圖;
[0014]圖3是可視化采空區(qū)模擬臺(tái)的立體結(jié)構(gòu)示意圖;
[0015]圖4是發(fā)煙器的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1-4所示,本采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái),其特征是:由發(fā)煙器1、帶有閥門(mén)2的發(fā)煙管道3、冷卻器5、供煙管道4、可視化采空區(qū)模擬臺(tái)7、壓差式補(bǔ)償儀6、風(fēng)機(jī)8和回?zé)煿艿?組成,發(fā)煙器I的出煙口連接發(fā)煙管道3的一端,發(fā)煙管道3的另一端由冷卻器5的進(jìn)口伸入到冷卻器5內(nèi),冷卻器5的出口連接供煙管道4的進(jìn)口端,供煙管道4的出口端連接到可視化采空區(qū)模擬臺(tái)7的進(jìn)煙孔16處,壓差式補(bǔ)償儀6通過(guò)連接在其進(jìn)氣口及出氣口處的皮托管,連接到供煙管道4的水平段上,并靠近供煙管道4的出口端處,可視化采空區(qū)模擬臺(tái)7的出煙孔17處安裝有風(fēng)機(jī)8,并且連接回?zé)煿艿?的一端,回?zé)煿艿?的另一端與發(fā)煙器I的回?zé)熆谙噙B接。所述可視化采空區(qū)模擬臺(tái)7由底座13、四周可漏風(fēng)的箱體14和透明玻璃板15組成,底座13上設(shè)置箱體14,箱體14的左側(cè)面前、后兩端位置分別設(shè)有出煙孔17和進(jìn)煙孔16,箱體14內(nèi)部從左至右依次為模擬待開(kāi)采煤區(qū)10、模擬巷道區(qū)11和模擬頂板塌陷矸石區(qū)12,模擬待開(kāi)采煤區(qū)10裝有煤層模型,模擬巷道區(qū)11的前、后兩端口分別與箱體14左側(cè)面的出煙孔17和進(jìn)煙孔16相連通,模擬頂板塌陷矸石區(qū)12裝有矸石模型,透明玻璃板15蓋在箱體14的上端口處,在透明玻璃板15上設(shè)有坐標(biāo)定位方格線18。發(fā)煙器I包括封閉的筒體19,筒體19頂部設(shè)有提手20,其下部側(cè)壁上設(shè)有放燃料兼進(jìn)氣孔21,在筒體19的內(nèi)部,位于放燃料兼進(jìn)氣孔21的上方位置,設(shè)有放置燃料架22,在筒體19的上部及下部側(cè)壁上,分別設(shè)有出煙口和回?zé)熆凇?br>
[0017]如圖2、3所示,所述可視化采空區(qū)模擬臺(tái)7的箱體14由4塊側(cè)面壓縮板和I塊底面壓縮板連接構(gòu)成,其中,4塊側(cè)面壓縮板之間的連接為間隙配合連接,以模擬采空區(qū)四周可漏風(fēng)的狀態(tài);或者也可以在4塊側(cè)面壓縮板上設(shè)置若干小孔,以模擬采空區(qū)四周可漏風(fēng)的狀態(tài)。所述可視化采空區(qū)模擬臺(tái)7內(nèi),模擬待開(kāi)采煤區(qū)10裝的煤層模型由煤堆砌構(gòu)成,模擬頂板塌陷矸石區(qū)12裝的矸石模型由不規(guī)則形狀的矸石堆砌構(gòu)成。
[0018]本采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái)的工作原理是:首先,打開(kāi)風(fēng)機(jī)8運(yùn)行5分鐘,使可視化采空區(qū)模擬臺(tái)7內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓;然后,將燒紅的木炭50g放入發(fā)煙器1,再在木炭上蓋150g的細(xì)鋸末,保持發(fā)煙器I的密閉,打開(kāi)閥門(mén)2,發(fā)煙器I產(chǎn)生的有色煙氣通過(guò)發(fā)煙管道3進(jìn)入冷卻器5,經(jīng)冷卻器5冷卻后進(jìn)入可視化采空區(qū)模擬臺(tái)7,有色煙氣在進(jìn)入可視化采空區(qū)模擬臺(tái)7前,由壓差式補(bǔ)償儀6對(duì)其煙流速度進(jìn)行測(cè)定(通過(guò)能量守恒公式將壓差轉(zhuǎn)換成風(fēng)速),發(fā)煙器I發(fā)煙5分鐘后,可以透過(guò)透明玻璃板15,在可視化采空區(qū)模擬臺(tái)7中觀測(cè)到有色煙氣煙流的運(yùn)動(dòng)軌跡;觀測(cè)有色煙氣煙流的運(yùn)動(dòng)軌跡過(guò)程,可采用記號(hào)筆在可視化采空區(qū)模擬臺(tái)7透明玻璃板15的坐標(biāo)定位方格線18上,標(biāo)記有色煙氣煙流運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)位置,同時(shí)通過(guò)錄像機(jī)拍攝方式記錄有色煙氣煙流的運(yùn)動(dòng)軌跡,兩種方式相互印證,來(lái)觀測(cè)、研究有色煙氣煙流在可視化采空區(qū)模擬臺(tái)7中的濃度梯度分布規(guī)律及運(yùn)移規(guī)律;最后,根據(jù)以上模擬試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù),擴(kuò)大相似比例的倍數(shù)來(lái)推測(cè)真實(shí)采空區(qū)的瓦斯?jié)舛确植紖^(qū)域,為防控采空區(qū)瓦斯爆炸提供數(shù)據(jù)參考。因此,本采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái)使得對(duì)采空區(qū)瓦斯分布規(guī)律的研究簡(jiǎn)便,直觀可視。
【權(quán)利要求】
1.一種采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái),其特征是:由發(fā)煙器(I)、帶有閥門(mén)(2)的發(fā)煙管道(3)、冷卻器(5)、供煙管道(4)、可視化采空區(qū)模擬臺(tái)(7)、壓差式補(bǔ)償儀(6)、風(fēng)機(jī)(8)和回?zé)煿艿?9)組成,發(fā)煙器(I)的出煙口連接發(fā)煙管道(3)的一端,發(fā)煙管道(3)的另一端由冷卻器(5)的進(jìn)口伸入到冷卻器(5)內(nèi),冷卻器(5)的出口連接供煙管道(4)的進(jìn)口端,供煙管道(4)的出口端連接到可視化采空區(qū)模擬臺(tái)(7)的進(jìn)煙孔(16)處,壓差式補(bǔ)償儀(6)通過(guò)連接在其進(jìn)氣口及出氣口處的皮托管,連接到供煙管道(4)的水平段上,并靠近供煙管道(4)的出口端處,可視化采空區(qū)模擬臺(tái)(7)的出煙孔(17)處安裝有風(fēng)機(jī)(8),并且連接回?zé)煿艿?9)的一端,回?zé)煿艿?9)的另一端與發(fā)煙器(I)的回?zé)熆谙噙B接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái),其特征是:所述可視化采空區(qū)模擬臺(tái)(7)由底座(13)、四周可漏風(fēng)的箱體(14)和透明玻璃板(15)組成,底座(13)上設(shè)置箱體(14),箱體(14)的左側(cè)面前、后兩端位置分別設(shè)有出煙孔(17)和進(jìn)煙孔(16),箱體(14)內(nèi)部從左至右依次為模擬待開(kāi)采煤區(qū)(10)、模擬巷道區(qū)(11)和模擬頂板塌陷矸石區(qū)(12),模擬待開(kāi)采煤區(qū)(10)裝有煤層模型,模擬巷道區(qū)(11)的前、后兩端口分別與箱體(14)左側(cè)面的出煙孔(17)和進(jìn)煙孔(16)相連通,模擬頂板塌陷矸石區(qū)(12)裝有矸石模型,透明玻璃板(15)蓋在箱體(14)的上端口處,在透明玻璃板(15)上設(shè)有坐標(biāo)定位方格線(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái),其特征是:發(fā)煙器(I)包括封閉的筒體(19),筒體(19)頂部設(shè)有提手(20),其下部側(cè)壁上設(shè)有放燃料兼進(jìn)氣孔(21),在筒體(19)的內(nèi)部,位于放燃料兼進(jìn)氣孔(21)的上方位置,設(shè)有放置燃料架(22),在筒體(19)的上部及下部側(cè)壁上,分別設(shè)有出煙口和回?zé)熆凇?br>
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái),其特征是:所述箱體(14)由4塊側(cè)面壓縮板和I塊底面壓縮板連接構(gòu)成,其中,4塊側(cè)面壓縮板之間的連接為間隙配合連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái),其特征是:所述箱體(14)由4塊側(cè)面壓縮板和I塊底面壓縮板連接構(gòu)成,在4塊側(cè)面壓縮板上設(shè)置有若干小孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬試驗(yàn)臺(tái),其特征是:所述可視化采空區(qū)模擬臺(tái)(7)內(nèi),模擬待開(kāi)采煤區(qū)(10)裝的煤層模型由煤堆砌構(gòu)成,模擬頂板塌陷矸石區(qū)(12)裝的矸石模型由不規(guī)則形狀的矸石堆砌構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】G01M9/00GK203443762SQ201320562314
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】楊兆鵬, 楊永辰, 趙賀 申請(qǐng)人:河北工程大學(xué)