[发明专利]一种瓦斯积聚倾斜巷道风流季节性变化的定量实验装置

说明书

本发明公开了一种瓦斯积聚倾斜巷道风流季节性变化的定量实验装置，本装置包括模拟巷道系统、数据采集处理系统、温度控制系统；本装置的温度控制系统包括管道加热装置与进风口空气加热制冷装置，通过温度控制系统来改变进风口温度和巷道内的气体温度，实现井下风流温度的季节性变化；通过充入模拟巷道瓦斯气体改变模拟巷道的瓦斯浓度，通过调节模拟巷道系统的倾角来改变模拟巷道的高差；最终实现模拟瓦斯积聚倾斜巷道在季节性温度变化中的风流情况，从而可以开展瓦斯积聚倾斜巷道风流季节性变化的定量研究。

技术领域

本发明属于矿井通风与瓦斯防治等技术领域，具体涉及瓦斯积聚倾斜巷道风流季节性变化的定量实验装置。

背景技术

在矿井生产过程中，由于矿井通风故障或者煤体瓦斯解吸造成的瓦斯异常突出、煤与瓦斯突出等，很容易造成瓦斯在巷道积聚。瓦斯积聚到一定程度时，形成的高浓度瓦斯会对其影响区域内人员造成窒息，形成瓦斯爆炸的隐患，还有可能影响风流的正常流动，使积聚巷道或旁侧分支的风流速度减小，风流停滞甚至风流逆转。瓦斯的密度比空气小，由于浮力作用，有可能形成额外的瓦斯风压，产生与风机作用力方向相同或相反的力，造成井下分支风流增大、减小或停滞，扰乱通风系统。

我国大部分矿区冬夏两季平均气温差异大，由进风流温度变化产生的自然风压变化会扰乱矿井通风，尤其是在瓦斯积聚倾斜巷道，会加剧这种影响。通过对目前研究现状的分析，国内外学者定性分析了瓦斯风压诱导井巷分支风流紊乱及自然风压对倾斜巷道风流的影响，但没有研究瓦斯风压与自然风压共同作用对井下巷道风流的影响。因此，为更好地认识瓦斯风压和自然风压联合作用对井巷分支风流的影响，基于瓦斯风压与自然风压诱导井巷分支风流紊乱的机理，设计出一套瓦斯积聚倾斜巷道风流季节性变化的定量实验装置。

发明内容

本发明为定量分析瓦斯风压与自然风压联合作用对井巷风流的影响，设计了一套瓦斯积聚倾斜巷道风流季节性变化的定量实验装置，该定量实验装置通过改变并联管道倾角和中间分支充入瓦斯气体的浓度，实现了瓦斯风压的改变；通过改变并联管道倾角和进风口风流的温度，实现了自然风压的改变；通过改变并联巷道的风阻和风速，实现了井巷分支风流紊乱内在条件的改变。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种瓦斯积聚倾斜巷道风流季节性变化的定量实验装置。包括模拟巷道系统，数据采集处理系统，温度控制系统；其中，数据采集处理系统的采集装置布置在模拟巷道上的监测孔中，温度控制系统分两部分：管道加热装置与进风口空气加热制冷装置。

所述的模拟巷道系统，由并联管道、可调节阀门、充气孔、底座、卡环、小型风机、监测孔组成。其中并联管道设计为圆形钢制管道，由进风口、出风口、左侧长管道、中间长管道、右侧长管道、进风横管道、出风横管道、左侧角联分支、右侧斜向角联分支组成。

所述的数据采集处理系统由风速传感器，瓦斯浓度传感器、温度传感器、数据采集器、风速传感器、瓦斯浓度传感器、温度传感器一端布置在监测孔内，另一端与数据采集器连接。

所述的温度控制系统包含管道加热装置与进风口空气加热制冷装置。其中管道加热装置包含加热带和数字显示温控器；进口空气加热制冷装置为 CBE34AF型制冷加热控温系统，温度控制范围为10～200℃。

所述的高压瓦斯气体贮存在钢瓶中，可通过减压阀与进气口相连。

附图说明

图1是装置整体示意图。

图2是监测孔位置示意图。

图3是可调节阀门位置示意图。

图4是风速传感器、瓦斯浓度传感器及温度传感器位置示意图。

图5是底座及卡环示意图。

图6是高压瓦斯气体及减压阀示意图。

图7是进风口空气加热制冷装置示意图。