[实用新型]一种研究采空区内气体分布及运移规律模拟实验台

说明书

本实用新型涉及煤矿采空区实验装置技术领域，且公开了一种研究通风机内气体分布及运移规律模拟实验台，包括采空区、工作面、通风机、气体释放设备、气体检测装置组成，各部件连接处用玻璃胶密封，工作面和采空区内部有一个透风的纱网，采空区的顶部开设有气体检测探头布孔，工作面的前端设置有通风机,通风机的输出端与工作面一端相连通，采空区的外部设置有气体释放设备和气体检测装置，采空区的内部填充有高纯度生石灰，本实用新型中，通过不同充填材料粒径和充填密度实现采空区内非均质孔隙率分布，使采空区模型孔隙率符合现场“O”型圈、“横三区”等理论，适用于不同孔隙率分布矿井的实验。

技术领域

本实用新型涉及煤矿采空区实验装置技术领域，尤其涉及一种研究采空区内气体分布及运移规律模拟实验台。

背景技术

在我国能源结构中，煤炭资源一直处于主导地位。在过去相当长一段时期内，我国矿山采取空场法开采地下矿体，并由于开采技术水平、开采布局、高强度的开采活动以及煤层赋存条件等原因，造成了部分矿山留有面积较大的采空区，形成采空区群，进而严重影响了矿山的安全开采。

采空区是与采煤工作面紧密相连的冒落地带，有众多的学者致力于采空区的研究，研究内容的侧重点不尽相同，并且大多数此类研究都是针对单一工况采用计算机模拟软件进行分析研究，但由于采空区面积较大，情况复杂多变，往往都是选取采空区的局部或对采空区群进行简化后建立模型从而进行稳定性分析。这种方法不易得到较为准确的分析结果，不能为采空区的治理工作提供较为准确地参考。考虑到采空区的自燃过程不仅与采空区中煤的自身特性有关，还与影响氧气供给与热量积蓄的外界环境密切相关，且井下开采形成的采空区是塌陷的岩石碎块堆积形成的渗流空间。由于环境复杂、煤岩结构存在垮塌压实的可能，预先设置的监测设备容易遭受撞击或压力导致失效，且仍未得到本质的突破性的发展。

因此，针对采空区内自燃“三带”及瓦斯气体浓度场测量有误差、工程量大、易受现场地质条件制约等问题，构建一种以相似理论为基础符合现场约束条件的物理模型，可以真实准确地模拟出物理模型中的气体运移及分布规律，将实验得到的规律应用于现场及数值模拟软件检验中，使得人们对于煤与瓦斯爆炸区域的判定更加准确，保障了具有采空区煤与瓦斯耦合灾害矿井的安全高效开采，有利于促进我国矿井安全技术的发展和煤炭行业综合效益的提高。

为此，我们提出一种研究采空区内气体分布及运移规律模拟实验台。

实用新型内容

本实用新型主要是解决上述现有的技术问题，提供一种研究采空区内气体分布及运移规律模拟实验台。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案，一种研究通风机内气体分布及运移规律模拟实验台，包括采空区，采空区为内部中空的矩形箱体，所述采空区的前端设置有工作面,工作面的两端分别连接有进风巷和回风巷，采空区和工作面内部有一个透风的纱网间隔，采空区的顶部开设有气体检测探头布孔，工作面的前端设置有通风机,通风机的输出端与工作面一端相连通，采空区的外部设置有气体释放设备和气体检测装置，采空区的内部填充有高纯度生石灰。

优选的，所述气体释放设备由定量释放器和SF₆气体钢瓶组成,定量释放器的输出端连通进风巷的内部，定量释放器的输入端通过气管与SF₆气体钢瓶连接。

优选的，所述气体检测探头布孔在采空区顶部向着靠近工作面的一侧逐渐密集，且气体检测探头布孔在采空区的底部有二十五个，近工作面有三列，每列五行，列间距二十五cm；后两列每列五行，列间距分别为三十cm、五十cm，行间距二十cm。

优选的，所述采空区的边界箱体长×宽×高为2.0m×1.2m×0.3m。

优选的，所述采空区为亚克力板粘接而成箱体，工作面为亚克力板粘接而成箱体。

优选的，所述气体检测装置包括SF₆定量检测仪，通过将检测仪探头扎入橡皮塞布置在顶板布置好的气体检测探头布孔中。