[发明专利]一种模拟井下采煤巷道综采全过程的实验及教学系统

说明书

本发明属于煤矿井下全方位模拟及教学领域，具体涉及一种模拟井下采煤巷道综采全过程的实验及教学系统，解决了我国目前缺乏覆盖采煤全过程的实验及教学系统的问题，包括全封闭玻璃钢房以及在全封闭玻璃钢房内设置的模拟巷道、液压支架、电牵引采煤机、刮板输送机、人工煤壁以及独立设置的全封闭煤层液化实验装置和全封闭煤层气抽放实验装置。本发明能够有效保障学生的实验实训安全，节省了大量的实习经费，学生能亲自进行综采设备的操作，教师可进行各种项目的研究，高效培养出理论和实践相结合的人才。

技术领域

本发明属于煤矿井下全方位模拟及教学领域，具体涉及一种模拟井下采煤巷道综采全过程的实验及教学系统。

背景技术

目前国外的各采煤设备制造商只有设备出厂参数测试，没有在仿真人工煤壁上对设备的检测，国内只有中煤张家口煤机有限公司建有假煤壁，该项目主要研究刮板输送机的整体性能指标，对采煤机和支架研究甚少；因采煤机截割成本高，不能满足学生生产实训的要求；张家口是刮板机专业生产厂，暂未对采煤机上的喷雾灭尘和冷却系统进行研究；采煤机作为工作面的核心设备，无法进行定量的结构受力分析以及可靠性分析研究；同时该假煤壁没有形成完整封闭的巷道和综采工作面，不能进行安全通风监测监控；没有预埋管线和层理结构，不能进行瓦斯、水的抽探放方法研究；此外对采煤机的驱动方式、结构和机理，对安全生产、煤的压张和煤炭绿色开采等均缺乏研究；没有建造封闭煤层，不能研究地下煤层的气化。

随着一井一面年产千万吨矿井的不断增加，安全、集约、高效是煤矿发展方向，安全是煤矿工作的重中之重，学生到矿井实习已影响到煤矿安全生产，煤矿基本不接纳在校学生的实习任务；为培养理论和实际相结合的学生，在本发明的模拟巷道综采工作面，能完全满足学生的实验实训要求，使学生了解井下工作面的各种设备及其使用的方法和操作规程，培养学生的动脑、动手能力，增强学生的安全意识和岗位责任意识。同时为了保护人类赖以生存的环境，对我国主要能源的煤炭开采中的疑难技术进行研究探索，寻找科学依据实现资源的有效、合理利用；为实现煤炭的绿色开采，该专利主要研究仿真煤层的建造；灭尘和冷却效果；对不同煤层的受力测试，找到综采设备针对不同煤层最佳的参数选择、结构设计，实现数字化、智能化控制，最终实现综采工作面无人值守；煤层开采前煤层气、页岩气有效的抽放和利用，达到节能的效果；安全通风中针对不同工作面风速的匹配、瓦斯突出的智能处理，煤的气化等关键技术，最终实现煤炭资源合理利用等方面。

可见，一种能够模拟井下综采全过程的实验及教学系统就显得极其重要。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种模拟井下采煤巷道综采全过程的实验及教学系统。本发明是通过如下技术方案实现的：一种模拟井下采煤巷道综采全过程的实验及教学系统，包括全封闭玻璃钢房以及在全封闭玻璃钢房内设置的模拟巷道、液压支架、电牵引采煤机、刮板输送机、人工煤壁以及独立设置的全封闭煤层液化实验装置和全封闭煤层气抽放实验装置，液压支架沿模拟巷道的长向设置，电牵引采煤机设置在紧贴人工煤壁的模拟巷道内，电牵引采煤机的运行和导向在刮板输送机上完成，液压支架上设置有瓦斯传感器、粉尘检测控制器、仿生高清摄像头以及喷淋系统，在模拟巷道两侧分别设置有与其垂直的上顺槽和下顺槽，上顺槽区域内设置有用于支护的上顺槽端头支护、上顺槽超前支护和锚杆锚网联合支护，上顺槽远离液压支架的一侧设置有风量及水量控制台、演示屏和矿用通风风机，下顺槽区域内设置有冒落演示区、智能控制平台和设备列车及轨道。

进一步的，人工煤壁呈矩形设置，为研究煤壁的截割阻力，将煤壁按不同的普氏硬度f=2.5、f=3和f=4建造；另设煤层气抽采人工煤壁、探放水人工煤岩壁和页岩气抽放人工岩壁，煤层气抽采人工煤岩壁的普氏硬度为f=2.5，探放水人工煤岩壁的普氏硬度为f=6，页岩气抽放人工岩壁的普氏硬度为f=6～8。