[发明专利]采空区漏风流场定时定点测定装置及使用和测定方法

说明书

本发明涉及一种采空区漏风流场测定技术，采空区漏风流场定时定点测定装置，其中杠杆通过杠杆支撑轴可转动的连接在箱体内，杠杆第一侧对应示踪气体瓶瓶口处具有瓶塞；杠杆第二侧内置滑道，该滑道靠近杠杆支撑轴杆的端部设有弹簧，滑块置于滑道内，滑道远离杠杆支撑轴杆一侧顶部具有拨动开口；定时装置置于杠杆第二侧上方，定时装置具有可通过定时装置驱动转动的定时装置轴杆，该定时装置轴杆上安装定时装置指针，且定时装置轴杆与拨动开口相对，定时装置指针自由末端的移动路劲进入拨动开口。本装置能完成采空区漏风流场测定。本发明还提出采空区漏风流场定时定点测定装置的使用方法、以及采空区漏风流场定时定点测定方法。

技术领域

本发明涉及一种采空区漏风流场测定技术，特别是采空区漏风流场定时定点测定装置及使用和测定方法。

背景技术

煤矿的瓦斯灾害与煤层自燃复合灾害集中关联于采空区。采空区物理特征直接关系到流场特性，瓦斯和火灾防治获得长足进展，也有赖于对其特征的深入认识。目前，研究采空区流场特征技术手段大致可分为三类，分别是理论分析、数值模拟和相似模拟。对采空区流场特性的研究，其进展伴随对采空区物理场认识的加深而深入。在其发展过程中经历了并联风路模型、平面无涡流源汇模型、管网模型和滤流场模型等几个阶段。早期，以采空区空气流动属于层流和湍流之间的过渡流为基础，通过管网化划分并建立滤流场数学模型，并用网络解算的方法进行了数值模拟。之后通过建立采空区滤流场数学模型，应用极限风速法对采空区三带划分进行了研究。近年来的研究表明，综放开采后上覆岩层所形成的形态并非是传统意义上的“三带”特征，而是随工作面的推进，裂隙分布特征亦随之变化。基于关键层理论，提出煤层采动后上覆岩层采动裂隙呈两阶段发展规律并形成“O”形圈分布特征。李树刚提出煤层综放开采后，采场上覆岩层中的破断裂隙和离层裂隙贯通后在空间上的分布是一个动态变化的采动裂隙椭抛带。

国内对瓦斯治理及火灾防治的要求越来越高，治理技术也越来越精细化，但精细化治理所需的基础数据获取等手段却进展较慢。与瓦斯治理相关的采空区瓦斯涌出原理、影响因素及涌出范围等基础性的研究工作落后于瓦斯治理技术的发展。目前科研院所及矿方主要针对采空范围内能观测到的瓦斯异常涌出情况提出治理方案，对治理方案的理论依据和基础数据的获取手段有限，主要利用采空区束管及数值模拟的数据作为理论支撑，已经不能满足精细化瓦斯治理的需求。目前国内外对采空区流场的分布特征的研究，尚未解决直接测量采空区流动场参数的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出的采空区漏风流场定时定点测定装置，其可以测定采空区流场内气体流动方向、气体流动速度和漏风流的流动范围。同时本发明还提出采空区漏风流场定时定点测定装置的使用方法、以及采空区漏风流场定时定点测定方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在第一个技术方案中，采空区漏风流场定时定点测定装置，包括箱体、以及设置在箱体内部的示踪气体瓶、瓶塞、杠杆、杠杆支撑轴杆、滑块、滑块挡板和定时装置，其中箱体上设有释放孔，所述杠杆支撑轴杆连接在杠杆中段，杠杆通过杠杆支撑轴可转动的连接在箱体内，示踪气体瓶顶部具有瓶口，示踪气体瓶设置在杠杆第一侧的下方，杠杆第一侧对应示踪气体瓶瓶口处具有瓶塞；所述杠杆第二侧内置滑道，该滑道靠近杠杆支撑轴杆的端部设有弹簧，滑道远离杠杆支撑轴杆的端部设有滑块挡板，滑块置于滑道内，滑道远离杠杆支撑轴杆一侧顶部具有拨动开口；所述定时装置置于杠杆第二侧上方，定时装置具有可通过定时装置驱动转动的定时装置轴杆，该定时装置轴杆上安装定时装置指针，且定时装置轴杆与拨动开口相对，定时装置指针自由末端的移动路劲进入拨动开口；

在起始状态时，杠杆水平，定时装置指针止动滑块并通过滑块挤压弹簧使弹簧压缩，瓶塞封闭示踪气体瓶瓶口；在定时装置指针离开滑块后，弹簧可将滑块推移至拨动开口处；在定时装置指针通过定时装置驱动按照预定时间旋转到拨动开口处时，定时装置指针下压滑块，并使瓶塞从示踪气体瓶瓶口移开。

在第一个技术方案中，作为优选的，所述箱体内设有用于平衡杠杆的硬片，该硬片设置在杠杆靠近第二端部的上方处。