一种模拟瓦斯与煤自燃共生灾害的试验装置及工作方法与流程

文档序号:20673700发布日期:2020-05-08 17:35阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种模拟瓦斯与煤自燃共生灾害的试验装置,其特征在于,包括模拟系统(1)、瓦斯运移系统和监测分析系统;

所述模拟系统包括模拟巷道(3)、模拟工作面(2)和通风系统,模拟工作面(2)采用多个多孔隔板(5)围成矩形、且模拟工作面(2)内部采用多孔隔板(5)均匀分隔成多个监测区域ⅰ;每个监测区域ⅰ上部均由亚克力板覆盖;模拟巷道(3)将模拟工作面(2)的三个侧面包围;通风系统包括进风管(6)、通风管路(9)和风机(11),进风管(6)一端与模拟巷道(3)一端连通,进风管(6)上装有流量计ⅰ(7)和阀门ⅰ(8);通风管路(9)一端与模拟巷道(3)一端连通、通风管路(9)另一端设有出风口(12),通风管路(9)上装有风机(11)和阀门ⅱ(10);每个监测区域ⅰ内划分成多个形状相同的监测区域ⅱ;

所述瓦斯运移系统包括瓦斯瓶(18)、瓦斯主管道和多个瓦斯支管路(19),多个瓦斯支管路(19)均匀分布在模拟工作面(2)内、且均与瓦斯主管道一端连通,瓦斯主管道另一端与瓦斯瓶(18)连通,瓦斯主管道上装有阀门ⅲ(16)和流量计ⅱ(17);每个瓦斯支管路(19)均装有多个瓦斯排入管(14)、且各个瓦斯排入管(14)一端分别与各个监测区域ⅱ连通,瓦斯排入管上均装有阀门ⅳ(22);

所述监测分析系统包括信息处理装置(13)和气样管路网,气样管路网由多个气样支管路(20)均匀分布在模拟工作面(2)内且相互连通组成;每个监测区域ⅱ内均设有取样管(15)和温度检测探头(24),每个取样管(15)通过软管(23)分别与气样支管路(20)连通,在每个软管(23)与气样支管路(20)连接处均装有瓦斯传感器(21);流量计ⅰ(7)、各个瓦斯传感器(21)和各个温度检测探头(24)均通过数据线与信息处理装置(13)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种模拟瓦斯与煤自燃共生灾害的试验装置,其特征在于,所述监测区域ⅰ下部均设有卸料阀门(4)。

3.根据权利要求1所述的一种模拟瓦斯与煤自燃共生灾害的试验装置,其特征在于,所述多孔隔板(5)孔径为2cm,孔间距为2cm,材质为耐高温材料。

4.根据权利要求1所述的一种模拟瓦斯与煤自燃共生灾害的试验装置,其特征在于,所述信息处理装置(13)为超级计算机。

5.根据权利要求1所述的一种模拟瓦斯与煤自燃共生灾害的试验装置,其特征在于,所述阀门ⅰ(8)、阀门ⅱ(10)、阀门ⅲ(16)和阀门ⅳ(22)均为电控式阀门。

6.根据权利要求1所述的一种模拟瓦斯与煤自燃共生灾害的试验装置,其特征在于,所述取样管(15)的侧壁开设多个取样孔。

7.一种根据权利要求1所述模拟瓦斯与煤自燃共生灾害的试验装置工作方法,其特征在于,具体步骤为:

a、先从所需模拟煤矿中采集煤体,然后将该煤体加工成多个形状相同的煤样;

b、在各个监测区域ⅰ内分别放置一个煤样,并各自盖上亚克力板;然后依次对各个监测区域ⅱ编号后存储在信息处理装置内;

c、使阀门ⅲ(16)完全打开和各个阀门ⅳ(22)半开,瓦斯瓶(18)内的瓦斯依次经过瓦斯主管道、瓦斯支管路(19)和瓦斯排入管(14),分别注入各个监测区域ⅱ内,流量计ⅱ(17)实时监测注入的总瓦斯流量,此时各个瓦斯传感器(21)通过取样管(15)实时检测各个监测区域ⅱ内的瓦斯浓度,并将检测数据反馈给信息处理装置(13),信息处理装置(13)获取各个监测区域ⅱ内的实时瓦斯浓度,并计算出各个监测区域ⅱ内实时瓦斯浓度平均值,然后通过控制各个阀门ⅳ(22)的开度调节进入各个监测区域ⅱ内的瓦斯量,若该监测区域ⅱ内的实时瓦斯浓度高于平均值,则减小该监测区域ⅱ对应的阀门ⅳ(22)开度,若该监测区域ⅱ内的实时瓦斯浓度低于平均值,则增大该监测区域ⅱ对应的阀门ⅳ(22)开度;若该监测区域ⅱ内的实时瓦斯浓度等于平均值,则保持该监测区域ⅱ对应的阀门ⅳ(22)开度;如此实时检测及调节,直至使各个监测区域ⅱ内实时瓦斯浓度相同后,关闭阀门ⅲ(16)和各个阀门ⅳ(22);

d、使阀门ⅰ(8)和阀门ⅱ(10)半开,并开启风机(11)对通风管路(9)抽风,使模拟巷道(3)形成负压,外部空气经过进风管(6)进入模拟巷道(3)内,外部空气流过模拟巷道(3)后经通风管路(9)和风机(11)从出风口(12)排出,外部空气在模拟巷道(3)内流动过程中会与模拟工作面(2)形成热交换,并有部分空气透过多孔隔板(5)进入模拟工作面(2)内;持续设定时间后,调节阀门ⅰ(8)和阀门ⅱ(10)的开度,继续向模拟巷道(3)内注入空气,如此进行多次调节;直至达到通风设定总时间后关闭风机(11)、阀门ⅰ(8)和阀门ⅱ(10);流量计ⅰ(7)实时监测进入模拟巷道(3)的外部空气流量并反馈给信息处理装置(13);

e、从风机(11)启动开始直至风机(11)停止,各个温度检测探头(24)和各个瓦斯传感器(21)实时采集各个监测区域ⅱ内的温度值及瓦斯浓度值,并反馈给信息处理装置(13)进行处理;信息处理装置(13)结合流量计ⅰ(7)和各个监测区域ⅱ内的温度值及瓦斯浓度值,得出模拟巷道(3)处于不同气流量时各个监测区域ⅱ内的温度变化情况及瓦斯浓度变化情况,因此根据实时变化情况得出各个监测区域ⅱ实时是否为瓦斯与煤自燃共生灾害易发区域;然后根据各个监测区域ⅱ编号排列,拟合出处于不同气流量时整个模拟工作面(2)的瓦斯与煤自燃共生灾害易发区域的分布变化情况;

f、试验完成后,打开卸料阀门(4),将各个煤样从各个监测区域ⅰ内卸出。


技术总结
本发明公开了一种模拟瓦斯与煤自燃共生灾害的试验装置及工作方法,包括模拟系统、瓦斯运移系统和监测分析系统,模拟系统用于模拟工作面、巷道及通风系统,瓦斯运移系统用于向模拟工作面注入瓦斯,使其达到一定瓦斯浓度后,开启并调节通风系统,使模拟管道在不同时间段内处于不同的通风气流量;然后监测分析系统能实时检测处于不同的通风气流量情况下,模拟工作面各个区域的瓦斯浓度及温度变化情况,由于已知瓦斯与煤自燃共生灾害易发区域所需的瓦斯浓度及温度,因此根据其变化情况,能拟合出处于不同气流量时整个模拟工作面的瓦斯与煤自燃共生灾害易发区域的分布变化情况。最终该分布变化情况能为防止煤矿发生瓦斯与煤自燃共生灾害提供数据支撑。

技术研发人员:施式亮;鲁义;吴宽;晏志宏;谷旺鑫;曾明圣
受保护的技术使用者:湖南科技大学
技术研发日:2019.12.30
技术公布日:2020.05.08
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