[发明专利]一种深部矿井模拟掘进工作面降温试验装置的试验方法

权利要求书

1.一种深部矿井模拟掘进工作面降温试验装置的试验方法，其特征在于：所述试验方法是采用深部矿井模拟掘进工作面降温试验装置，实现深部矿井模拟掘进工作面降温试验方法，具体试验方法如下：

所采用的深部矿井模拟掘进工作面降温试验装置是在模拟掘进工作面主体结构上设置有进回风系统和降温系统，并通过数据采集及控制系统，实现深部矿井模拟掘进工作面降温试验；

所述模拟掘进工作面主体结构是一矩形结构，由外至内依次设置有隔热层（1）、热源层（2）和散热层（3）构成；

所述进回风系统是设置在模拟掘进工作面主体结构的后端，其中进风管（4）位于模拟掘进工作面后端上部，其上设置有节流阀Ⅰ（5），并与压风装置相连通；出风口（6）位于模拟掘进工作面后端上、中、下三个层面的中间和两侧；

所述降温系统是由制冷装置（11）连通有冷介质管（7）构成，冷介质管（7）上设置有冷介质流量传感器（15）和节流阀Ⅱ（12），并间隔安设有雾化喷嘴（8）；

所述数据采集及控制系统，包括温度传感器（9）、风速传感器（10）、冷介质流量传感器（15）、数据线（13）和主控台（14），其中温度传感器（9）和风速传感器（10）设置在模拟掘进工作面上、中、下三个层面的中间和两侧，沿掘进工作面延伸方向均匀设置三排，冷介质流量传感器（15）设置于制冷装置（11）的管道上，并通过数据线（13）与主控台（14）连接，将采集到的温度、风速和冷介质流量信息传输给主控台（14），主控台（14）通过数据线（13）与节流阀Ⅰ（5）和节流阀Ⅱ（12）相连，调节其流量；

所述矿井模拟掘进工作面降温试验装置的模拟试验方法是按下列步骤进行的：

1）测定现场掘进工作面的实际温度和风速，以此作为模拟掘进工作面的初始温度和风速，并确定所要降温的目标温度；

2）采用恒温加热装置对热源层（2）进行加热，并打开压风装置对模拟掘进工作面通风，通过主控台（14）实时监测并调节模拟掘进工作面的温度和风速，使其达到试验设定的初始温度和风速并保持不变；具体过程为：通过主控台14实时监测并调节模拟掘进工作面的温度和风速，使其分别达到43℃和1.5m/s，并保持不变；

3）打开制冷装置（11），通过冷介质管（7）向模拟掘进工作面输送并喷洒低温冷介质，由主控台（14）监测记录模拟掘进工作面的温度变化，并通过调节冷介质流量使模拟掘进工作面的温度逐渐降低到试验设定的目标温度，记录此时的冷介质流量；具体过程为：通过冷介质管（ 7） 以1600mL/min的流量向模拟掘进工作面输送并喷洒0℃的冷介质，此时当温度降低为26℃时不再变化；然后将冷介质流量调节为2000mL/min，此时当温度降低为18℃时不再变化；再将冷介质流量调节为1800mL/min，此时当温度降低为22℃时不再变化；进一步调节冷介质流量为1850mL/min，此时模拟掘进工作面的温度降低到目标温度21℃不再变化；

4）根据模拟相似比确定掘进工作面温度降低到目标温度所需要的冷介质喷洒流量；具体过程为：根据试验所得冷介质流量1850mL/min，按照模拟试验相似比1/18计算得出该掘进工作面在风速1 .5m/s条件下，将温度由43℃降低为21℃所需0℃同种冷介质的流量为33.3L/min；

5）根据试验结果，对掘进工作面的降温系统及参数进一步优化；

所述模拟试验方法的热源层（2）是调节恒温加热装置；

所述模拟试验方法的散热层（3）是具有散热通孔或散热翅片的导热板；

所述模拟试验方法的节流阀Ⅰ（5）和节流阀Ⅱ（12）是电磁节流阀，并通过数据线（13）由主控台（14）控制调节流量；

所述模拟试验方法的冷介质管（7）是直线段和弯曲段，直线段是安装在进风管（4）的上方并平行设置，长度为模拟掘进工作面长度的1/2，其上均匀设置有三个雾化喷嘴（8）；弯曲段是两支扇形管，每支管上均匀设置有三个雾化喷嘴（8）。

2.如权利要求1所述的深部矿井模拟掘进工作面降温试验装置的试验方法，其特征在于：所述模拟试验方法的进风管（4）直径与进风流量是根据掘进头巷道风速为0.25-4m/s调节。

3.如权利要求1所述的深部矿井模拟掘进工作面降温试验装置的试验方法，其特征在于：所述模拟试验方法的降温温度范围是0-50℃。

4.如权利要求1所述的深部矿井模拟掘进工作面降温试验装置的试验方法，其特征在于：所述模拟试验方法的冷介质温度是0-20℃。