[发明专利]模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种巷道模型可视化试验装置及方法，尤其是一种适用于模拟热湿环境 下的多通风情况的巷道模型试验装置及方法，属于安全工程通风除尘模型试验领域。

背景技术

随着煤矿综合综掘机械化程度和生产强度的提高，煤矿尘害问题日益突出。尤其是 综掘面巷道粉尘产量大、浓度高。据报道，在未采取防尘措施时，综掘面巷道的全尘浓 度严重超标直接导致粉尘爆炸隐患增大。同时，司机处呼吸性粉尘浓度严重超标，导致 煤炭行业尘肺病人增多。煤尘不仅危害作业人员的身体健康，而且有可能引起煤尘爆炸， 酿成矿井重大灾害事故。因此，采取有效措施降低巷道中的粉尘浓度，已成为煤炭行业 控制尘肺病发生和防止煤尘爆炸的头等重要的事情。

综合分析国内外主要的粉尘防治措施得，现有的防尘、除尘技术和管理措施存在很 大局限性，粉尘防治效果并不理想，其本质问题就在于目前对粉尘分布规律尚不清晰， 致使现场很多除尘系统的设计、设备的布置都不能达到最佳效果或者不能使用在关键点 上。因此，研究粉尘在综掘面巷道的运移规律，特别是开展巷道热湿环境下粉尘的分布 规律研究，对制定有效的防尘、降尘措施意义重大，对有效控制矿尘、改善劳动条件、 提高生产效率和保证矿井的安全生产具有深远意义。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种结构及方法简单、能 模拟热湿环境及多种通风条件下的综掘面巷道中粉尘运移过程的试验装置及方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置，包括模型巷道、发尘 系统、通风系统、热湿气体供给系统及除尘系统，所述模型巷道包括内部中空的、外部 密封的模型巷道主体，所述发尘系统为发尘器，与所述模型巷道主体的一侧进料口连接； 所述模型巷道经所述通风系统分别连接所述热湿气体供给系统、除尘系统；所述通风系 统包括送风管、抽风管，以及与所述送风管相连的鼓风机和与所述抽风管相连的吸尘器； 装置内外还设置有流场监测系统。

进一步的，在本发明中，所述模型巷道主体的另一侧末端出口设有集尘布袋，所述 集尘布袋与所述吸尘器构成所述除尘系统；所述通风系统的送风管、抽风管的一端位于 所述模型巷道主体内部，另一端贯穿所述集尘布袋和所述模型巷道主体的末端出口一 侧，分别连接设置于所述模型巷道主体外侧的所述鼓风机和所述吸尘器。

进一步的，在本发明中，所述鼓风机、吸尘器变频可调；所述送风管、抽风管的尺 寸和相对位置可调。

进一步的，在本发明中，热湿气体供给系统包括鼓风机、蒸汽发生器、逆止阀和调 节阀，所述鼓风机出口管路与蒸汽发生器的湿热蒸汽出口管路相连接；所述蒸汽发生器 的湿热蒸汽出口管路上安装所述逆止阀，以防止该管路中由于鼓风作用引起的气体倒流 现象；所述调节阀分别设置于所述送风管与所述鼓风机连接的前段、所述抽风管与所述 吸尘器连接的前段，起到调节气体流量的作用；其中，所述蒸汽发生器能够调节所产生 蒸汽的温度；所述连接方式可采用三通管连接。

进一步的，在本发明中，所述流场监测系统包括气流场测量装置和PIV监测装置， 所述PIV监测装置为非接触量测系统，包括高速摄像机和电脑，设置在所述模型巷道主 体的外侧正前方，捕捉所述模型巷道的内部信息；

所述气流场测量装置包括调节阀、流量计、温湿度计和流速计；所述调节阀和所述 流量计均分别设置于所述送风管与所述鼓风机连接的前段和所述抽风管与所述吸尘器 连接的前段；所述温湿度计分别设置于所述送风管与所述鼓风机连接的前段，及所述模 型巷道主体近工作面处的巷道两侧壁面中上部；所述流速计分别设在所述送风管、抽风 管位于所述模型巷道主体内部的送风口和抽风口处。其中调节阀起到调节气体流量的作 用，流量计用于测量气体流量，温湿度计用来测定所在位置气体的温度和湿度。

进一步的，在本发明中，所述温湿度计对称设置在所述模型巷道主体两侧壁面上， 靠近工作面位置。

进一步的，在本发明中，所述模型巷道主体由具有透明度的有机玻璃制作，顶面玻 璃可拆卸，主体四个周面连接处密封；所述发尘器通过供料管与所述模型巷道主体的进 料口连接。

一种模拟综掘面巷道热湿环境中粉尘运移的可视化试验装置的方法，包括以下步 骤：