[发明专利]采煤工作面降温规律试验系统及试验方法

说明书

本发明提出一种采煤工作面降温规律试验系统及试验方法，属于煤矿模拟试验技术领域，可模拟采煤工作面的降温过程，在采煤工作面降温规律试验系统中验证空气幕产生装置对工作面与采空区的隔绝效果。本发明的采煤工作面降温规律试验系统及试验方法，在壳体内形成稳定的风流场、湿度场和温度场，以模拟采煤工作面的实际工况，进而启动空冷器模拟采煤工作面的降温过程，并直观反映不同粉尘浓度、空气湿度、风速以及采空区漏风对降温效果影响；通过调整空气幕产生装置的开启状况和空气喷射角度，验证空气幕产生装置对工作面与采空区的隔绝效果以及验证空气幕产生装置的开启状况、空气喷射角度对工作面与采空区的隔绝效果的影响情况。

技术领域

本发明涉及煤矿模拟试验技术领域，特别是涉及一种采煤工作面降温规律试验系统及试验方法。

背景技术

随着矿井开采深度的增加，采煤工作面热害现象越来越严重，已成为制约煤矿安全开采的重大影响因素之一。矿井高温问题加剧了煤矿工作面热环境的恶化，温度不断维持在很高的水平将对工人的身体和作业效率造成很大的威胁，造成作业人员的作业效率急剧降低，安全事故的发生率不断增长，使煤矿的安全和高效生产、工人的人身安全受到极大的威胁。在矿井实际生产过程中，正常通风不足以去除工作面内部的热量，一般需要采用降温系统来降低工作面温度。由于无法隔绝工作面与采空区，降温系统的运行过程中漏风问题严重，导致冷风流入采空区进行热交换，再将热量带回工作面，严重影响降温效果。与此同时，矿井下的工作环境通常极其恶劣，降温系统在运行过程中易受粉尘、湿度、风速等各种条件的影响，导致降温效果不佳。

由于矿井位置特殊、环境复杂和基于安全考虑，很难在实际运行的矿井中通过调整矿井降温相关影响因素的数值来探究其降温规律。本研发团队设计了一种空气幕产生装置，空气幕产生装置安装于采煤工作面，应用空气幕产生装置产生空气幕以隔绝工作面与采空区，但是其对工作面与采空区的隔绝效果还未能验证，并且还未能验证空气幕产生装置的开启状况、空气喷射角度对工作面与采空区的隔绝效果的影响情况。此外，若想掌握粉尘浓度、空气湿度、采空区漏风、风速等相关因素对矿井降温效果影响的规律，需要一种能模拟采煤工作面降温过程，能够直观反映不同粉尘浓度、空气湿度、风速以及采空区漏风对降温效果影响的实验装置。截至目前，现有技术中还没有可以有效对采煤工作面降温规律进行测定试验的试验装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采煤工作面降温规律试验系统及试验方法，其一目的是设计采煤工作面降温规律试验系统，以模拟采煤工作面的降温过程，以直观反映不同粉尘浓度、空气湿度、风速以及采空区漏风对降温效果影响，其二目的是在采煤工作面降温规律试验系统中验证空气幕产生装置对工作面与采空区的隔绝效果以及验证空气幕产生装置的开启状况、空气喷射角度对工作面与采空区的隔绝效果的影响情况。

本发明提供一种采煤工作面降温规律试验系统，采煤工作面降温规律试验系统包括试验平台和空气幕产生装置；试验平台包括设置于其上的采煤工作面、采空区、进风巷、回风巷和透明壳体，采煤工作面、采空区、进风巷和回风巷均按比例仿真设置，采煤工作面、采空区、进风巷和回风巷位于壳体内；采煤工作面包括仿真煤壁和换热墙，换热墙将仿真煤壁与采空区隔开，换热墙的墙体上开设有漏风孔，换热墙与仿真煤壁之间设置有仿真采煤机和一排液压支架；仿真煤壁上设置有若干块加热板，换热墙的一侧设置有若干块加热板，进风巷内设置有若干块加热板，回风巷内设置有抽出式风机；进风巷内于背离采煤工作面的方向上依次设置有空冷器和加湿器，空冷器经制冷管路连接位于壳体外侧的制冷机组，空冷器的旁边设置有粉尘发生器，粉尘发生器的喷射口朝向空冷器；空气幕产生装置包括气舱、空气放大器、空气整流器、活动软管和喷射嘴，气舱一侧面的上端开口并连接空气放大器，空气放大器的侧壁设置压缩空气接口，压缩空气接口经管路连接位于壳体外侧的空气压缩机，气舱的下端内部设置空气整流器，气舱的下端经活动软管连接喷射嘴，一排液压支架的底座和顶梁之间设置一排空气幕产生装置，空气放大器的开口朝向仿真煤壁；壳体内设置有温度传感器、湿度传感器和风速测量仪，温度传感器、湿度传感器和风速测量仪分别信号连接计算机。