[发明专利]一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统及方法在审

专利信息
申请号: 201710115963.X 申请日: 2017-03-01
公开(公告)号: CN106770983A 公开(公告)日: 2017-05-31
发明(设计)人: 刘文永 申请(专利权)人: 西安科技大学;西安天河矿业科技有限责任公司
主分类号: G01N33/00 分类号: G01N33/00
代理公司: 西安创知专利事务所61213 代理人: 谭文琰
地址: 710054 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 矿井 巷道 烟气 流动 模拟 测试 系统 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于矿井巷道烟气流动模拟测试技术领域,尤其是涉及一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统及方法。

背景技术

我国是煤炭开采大国,随着矿井开采深度以每年10米~30米的速度增加,矿井用电气设备、电缆用量加大,火灾负荷增大,部分巷道充填材料发热量过高,以电缆火灾、胶带输送机火灾、充填材料自燃为代表的典型外因火灾数量逐年上升。矿井火灾是煤矿生产中的重大灾害之一,当事故发生后,不但影响煤矿的生产、环境的破环,而且释放出来的高温有毒有害气体迅速扩散,导致巷道温度升高,出现高温热环境,形成热动力灾害,不仅会危及测试者的生命安全,而且还可能诱发粉尘、瓦斯爆炸等二次事故,在高温烟流的作用下,通常会使通风系统发生紊乱,导致事故进一步扩大。为了掌握煤矿巷道烟气流动的规律以及煤矿巷道温度场的分布状况,需要建立操作可靠、合理的实验平台进行模拟研究,为灾后救援以及制定科学合理的应急救援逃生路线提供技术指导。

目前,对于煤矿巷道烟气流动的研究主要是通过实验研究和数值模拟技术两方面,实验研究建立真实的煤矿巷道,需要大量的前期的方案论证,煤矿巷道修建及维护费用高、实验周期长;另外,数值模拟技术可以通过建立烟气蔓延的数学模型,进行二维稳态分析,但是数值模拟参数单一,没有考虑多场耦合作用下的机理,造成计算结果与实际情况有很大的出入,而三维非稳态的模拟在实际和理论上均有很大的优势,但由于它复杂的计算方法和庞大的计算量,因次受到了很大的局限性。现如今,市面上还未出现一套能对矿井巷道烟气流动进行试验测试的相关测试系统和测试方法,不能全面、有效地对矿井巷道烟气流动进行测试和评价,且不能体现烟气流动的规律和特点。因此需要一种使用操作简便、实现方便且使用效果好的矿井巷道烟气流动模拟测试系统及方法,按照实际煤矿巷道建立模拟巷道装置,控制移动小车静止与运动、模拟巷道装置内通风与不通风以及通风量变化测量模拟巷道内的温度和烟气特征参数并观测模拟巷道装置内烟气流动过程,实现多种情况下巷道火灾发生后烟气流动的测试,得到巷道火灾发生后烟气流动的规律和特点,为保障矿井的安全高效生产奠定基础。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统,其结构简单、设计合理且安装布设简便及使用操作简便、使用效果好,按照实际煤矿巷道建立模拟巷道装置,控制移动小车静止与运动、模拟巷道装置内通风与不通风以及通风量变化测量模拟巷道内的温度和烟气特征参数并观测模拟巷道装置内烟气流动过程,实现多种情况下巷道火灾发生后烟气流动的测试,得到巷道火灾发生后烟气流动的规律和特点,为保障矿井的安全高效生产奠定基础,实用性强。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种矿井巷道烟气流动模拟测试系统,其特征在于:包括数据采集处理装置、用于模拟实际煤矿巷道的模拟巷道装置、给模拟巷道装置内输送烟气的烟气发生装置和对模拟巷道装置通风且排出烟气的防排烟装置,所述数据采集处理装置包括微控制器、电源模块和与微控制器相接的计算机,所述微控制器的输入端接有对模拟巷道装置内温度进行检测的温度检测模块和对烟气流动过程进行观测的影像观测模块和对模拟巷道装置内烟气特征参数进行检测的烟气检测模块,所述微控制器的输出端接有显示器;

所述烟气发生装置包括盛放煤或者皮带可燃物的燃料油盘、设置在燃料油盘下方且带动燃料油盘沿水平方向前后移动的移动小车、与移动小车一侧连接的牵引钢丝和与牵引钢丝传动连接的电动机,所述移动小车另一侧设置有缓冲复位部件,所述模拟巷道装置的终止端设置有自动断电保护模块,所述电动机由微控制器进行控制,所述自动断电保护模块与微控制器连接;

所述温度检测模块包括设置在模拟巷道装置内的温度检测单元和与微控制器相接的数据通信模块,所述温度检测单元通过温度采集模块和数据通信模块相接,所述温度检测单元的数量为多个,多个所述温度检测单元均沿模拟巷道装置顶部和两侧的长度方向进行布设,且相邻两个所述温度检测单元的水平间距为1m~2m,所述烟气检测模块的数量为多个,多个所述烟气检测模块均沿模拟巷道装置顶部的长度方向进行布设,且相邻两个所述烟气检测模块的水平间距为1m~2m,所述温度检测单元和烟气检测模块交错布设;

所述影像观测模块包括安装在模拟巷道装置终止端的激光器、设置在激光器下方且与激光器呈垂直布设的柱面镜和对模拟巷道装置内烟气视频图像进行采集的摄像机,所述激光器与模拟巷道装置的底部呈垂直布设,所述激光器由微控制器进行控制,所述摄像机与微控制器连接;

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