專利名稱：研究不同通風(fēng)條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移的試驗(yàn)?zāi)M裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種試驗(yàn)?zāi)M裝置，尤其涉及一種用于研究在不同的通風(fēng)條件下 采空區(qū)瓦斯運(yùn)移規(guī)律的試驗(yàn)?zāi)M裝置。
背景技術(shù)：
受煤炭資源賦存條件的限制，我國(guó)幾乎所有的井工礦都是瓦斯礦井。近年來(lái)，隨著 開(kāi)采范圍的擴(kuò)大和集約化生產(chǎn)程度的迅速提高，瓦斯礦井的地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜，瓦斯事 故時(shí)有發(fā)生，煤層瓦斯已成為制約礦井安全高效生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。我國(guó)煤礦瓦斯主要依靠 通風(fēng)稀釋瓦斯?jié)舛群统榉艤p少瓦斯涌出量?jī)煞N技術(shù)手段進(jìn)行治理，而工作面不同通風(fēng)方式 直接影響著采空區(qū)瓦斯的滲流場(chǎng)及積聚規(guī)律和風(fēng)排瓦斯能力。目前，我國(guó)煤礦工作面主要有U型、U+L型、U+I型、Y型等幾種常見(jiàn)的通風(fēng)系統(tǒng)，在 實(shí)際礦井生產(chǎn)中一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇，而未依據(jù)工作面所需風(fēng)排瓦斯量、上隅角瓦斯積聚 程度以及與抽采能力匹配進(jìn)行選擇通風(fēng)系統(tǒng)及通風(fēng)參量，以至于高瓦斯礦井投產(chǎn)后相當(dāng)長(zhǎng) 的時(shí)間仍存在瓦斯超限問(wèn)題，嚴(yán)重影響礦井安全高效開(kāi)采。因此，研究工作面不同通風(fēng)系統(tǒng) 不同參量條件下的采空區(qū)瓦斯的滲流場(chǎng)及積聚規(guī)律，并進(jìn)行對(duì)比研究，形成不同通風(fēng)系統(tǒng) 下通風(fēng)參量、瓦斯涌出量與風(fēng)排瓦斯量的耦合關(guān)系，最終依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件確定不同通風(fēng) 系統(tǒng)下的風(fēng)排瓦斯量臨界值，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)中工作面通風(fēng)系統(tǒng)選擇以及通風(fēng)參量?jī)?yōu)化 確定，實(shí)現(xiàn)低耗、高效、安全的通風(fēng)系統(tǒng)以及合理瓦斯抽采系統(tǒng)的綜合治理技術(shù)，為煤礦綜 采面瓦斯防治提供科學(xué)的技術(shù)指導(dǎo)。但是，由于工作面在回采過(guò)程中，采空區(qū)頂部會(huì)垮塌及掉落大量的石塊，同時(shí)煤壁 也有片綁發(fā)生，加之采空區(qū)內(nèi)的氧氣成份較少，所以工作人員無(wú)法進(jìn)入采空區(qū)，如采用現(xiàn)場(chǎng) 實(shí)測(cè)的方法對(duì)煤礦采空區(qū)內(nèi)瓦斯的滲流場(chǎng)及瓦斯積聚規(guī)律進(jìn)行研究，具有實(shí)測(cè)費(fèi)用高、難 度大、危險(xiǎn)性高的特點(diǎn)，且現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)如實(shí)現(xiàn)不同通風(fēng)系統(tǒng)之間轉(zhuǎn)變，則需要耗費(fèi)巨大的資 金，占用大量的人力和物力會(huì)打亂現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)秩序，無(wú)法保證研究的順利進(jìn)行。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種用于研究不 同通風(fēng)條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移情況的試驗(yàn)?zāi)M裝置，對(duì)綜采面、采空區(qū)及巷道進(jìn)行了相似 模擬，通過(guò)該試驗(yàn)?zāi)M裝置對(duì)不同通風(fēng)條件下的有關(guān)參量進(jìn)行分析對(duì)比，從而得出瓦斯運(yùn) 移、采空區(qū)風(fēng)流流動(dòng)的規(guī)律，為實(shí)際生產(chǎn)中綜采工作面通風(fēng)系統(tǒng)的選擇提供指導(dǎo)。試驗(yàn)?zāi)M 裝置模擬效果好，監(jiān)測(cè)直觀，安全性能高。為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，提供以下技術(shù)方案一種研究不同通風(fēng)條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移的試驗(yàn)?zāi)M裝置，包括管道系統(tǒng)，具有 與外界空氣相通的進(jìn)風(fēng)管道和回風(fēng)管道；模擬采空區(qū)，具有密封的框架結(jié)構(gòu)，其內(nèi)填充有破 碎廢矸，其進(jìn)風(fēng)端與進(jìn)風(fēng)管道相通，回風(fēng)端與回風(fēng)管道相通；瓦斯輸入裝置，通過(guò)輸氣管道 與模擬采空區(qū)內(nèi)部相通；通風(fēng)裝置，連接在回風(fēng)管道的末端，具有用于排出氣體的排氣口。[0008]其中，模擬采空區(qū)內(nèi)部的一側(cè)設(shè)有用于模擬工作面的內(nèi)置通道，內(nèi)置通道上朝向 模擬采空區(qū)內(nèi)的一側(cè)分布有多條縫隙。其中，進(jìn)風(fēng)端設(shè)有多個(gè)進(jìn)風(fēng)口 ；所述進(jìn)風(fēng)管道包括主進(jìn)風(fēng)管道，其一端與外界大氣 相通，另一端分為多條進(jìn)風(fēng)支路，其中至少一條進(jìn)風(fēng)支路通過(guò)一個(gè)進(jìn)風(fēng)口與所述內(nèi)置通道 的一端相連，其余進(jìn)風(fēng)支路分別通過(guò)其余的多個(gè)進(jìn)風(fēng)口與所述模擬采空區(qū)內(nèi)部相通。其中，回風(fēng)端設(shè)有多個(gè)回風(fēng)口 ；所述回風(fēng)端內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)置管道，內(nèi)置管道的一端 置于模擬采空區(qū)內(nèi)，另一端與一個(gè)所述的回風(fēng)口相連通，內(nèi)置管道上分布有多個(gè)對(duì)應(yīng)所述 回風(fēng)口的通孔；所述回風(fēng)管道包括主回風(fēng)管道，其一端與所述通風(fēng)裝置相連接，另一端分為 多條回風(fēng)支路，其中至少一條回風(fēng)支路通過(guò)一個(gè)回風(fēng)口與所述內(nèi)置通道的另一端相連，其 余回風(fēng)支路分別通過(guò)其余的多個(gè)回風(fēng)口和內(nèi)置管道上與回風(fēng)口對(duì)應(yīng)的通孔而與所述模擬 采空區(qū)內(nèi)部相通?；仫L(fēng)管道還包括內(nèi)錯(cuò)管道，其上設(shè)有閥門，內(nèi)錯(cuò)管道的一端與所述主回風(fēng)管道相 通，另一端伸入所述模擬采空區(qū)內(nèi)并靠近所述回風(fēng)端。特別是，多條進(jìn)風(fēng)支路與所述多條回風(fēng)支路上設(shè)有閥門；所述主進(jìn)風(fēng)管道和主回 風(fēng)管道以及多條進(jìn)風(fēng)支路與所述多條回風(fēng)支路上設(shè)有測(cè)定風(fēng)速的裝置。其中，進(jìn)風(fēng)管道與所述回風(fēng)管道之間還設(shè)有用于改變風(fēng)向的換向裝置，包括連接 在主進(jìn)風(fēng)管道與主回風(fēng)管道之間的第一連接管道，其上連接有換向進(jìn)風(fēng)支路，換向進(jìn)風(fēng)支 路與所述至少一條回風(fēng)支路相通，并且在換向進(jìn)風(fēng)支路與連接主回風(fēng)管道的端部之間設(shè)置 有閥門；連接在主回風(fēng)管道與多條進(jìn)風(fēng)支路之間的第二連接管道，其一端與主回風(fēng)管道相 連，另一端通過(guò)多條換向回風(fēng)支路分別與多條進(jìn)風(fēng)支路相通；換向進(jìn)風(fēng)支路與多條換向回 風(fēng)支路上均設(shè)有閥門。其中，瓦斯輸入裝置包括瓦斯氣體源，通過(guò)減壓閥與分流器相連，分流器通過(guò)膠 管與所述輸氣管道相連；所述減壓閥與分流器之間安裝有流量計(jì)，所述輸氣管道上均勻分 布有多個(gè)輸出孔。其中，通風(fēng)裝置包括抽風(fēng)機(jī)，一端與主回風(fēng)管道相連，另一端具有所述排氣口。其中，模擬采空區(qū)頂部由透明件密封，透明件上有方格網(wǎng)，并且透明件上分布有由 橡皮塞密封的孔。本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在以下方面1、在實(shí)驗(yàn)室建立本實(shí)用新型的試驗(yàn)?zāi)M裝置，進(jìn)行綜采工作面U型、U+L型、U+I 型、Y型等多種通風(fēng)系統(tǒng)的模擬試驗(yàn)，克服了在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行考察研究比較困難的問(wèn)題，試 驗(yàn)?zāi)M裝置結(jié)構(gòu)緊湊，與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)相似程度高；2、通過(guò)閥門的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)多種通風(fēng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，操作簡(jiǎn)單方便，設(shè)備成本低；3、模擬采空區(qū)頂部采用有機(jī)玻璃覆蓋密封，玻璃上畫(huà)有方格網(wǎng)，便于觀測(cè)和分析 流動(dòng)情況，試驗(yàn)直觀形象；4、根據(jù)需要研究巷道、工作面及采空區(qū)風(fēng)流流動(dòng)、瓦斯運(yùn)移等規(guī)律，以配合現(xiàn)場(chǎng)全 面考察多種通風(fēng)系統(tǒng)的有關(guān)參量，對(duì)不同通風(fēng)系統(tǒng)條件下的相關(guān)參量進(jìn)行對(duì)比研究，指導(dǎo) 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)中綜采工作面通風(fēng)系統(tǒng)的選擇，為綜采面瓦斯防治提供科學(xué)的技術(shù)途徑。
圖1是本實(shí)用新型的研究不同通風(fēng)條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移的試驗(yàn)?zāi)M裝置的俯 視示意圖；圖2是本實(shí)用新型中瓦斯輸入裝置與輸氣管道的連接示意圖；圖3是本實(shí)用新型中的模擬采空區(qū)頂部密封件的俯視示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1 19-閥門；21-閥門；23-反風(fēng)閥門；24-減振裝置；A-模擬采 空區(qū)；AO-內(nèi)置管道；Al-內(nèi)置通道；A2-破碎廢矸；A3-輸氣管道 ’A5-透明件；A6-孔；A4、 A7、A8、A9-進(jìn)風(fēng)口 ；A11、A12、A13、A16-回風(fēng)口 ；B-進(jìn)風(fēng)管道；BO-主進(jìn)風(fēng)管道；B1、B2、B4、 B6、B7、B8、B9-進(jìn)風(fēng)支路；BlO-直排支路；B18-換向進(jìn)風(fēng)支路；C-回風(fēng)管道；CO-主回風(fēng)管 道；C3、C5-換向回風(fēng)支路；C11、C12、C13、C14、C15、C16-回風(fēng)支路；C17-內(nèi)錯(cuò)管道；D-瓦斯 輸入裝置；Dl-瓦斯氣體源；D2-減壓器；D3-分流器；D4-膠管；D5-流量計(jì)；E-通風(fēng)裝置； El-抽風(fēng)機(jī)Ell-排氣口 ；E12-閘門；E2-反風(fēng)裝置；E21-第一反風(fēng)管道；E22-第二反風(fēng)管 道；E23-反風(fēng)支路；E3-防爆裝置；E31-防爆管道；E32-防爆門。
具體實(shí)施方式
如圖1為本實(shí)用新型的研究不同通風(fēng)條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移的試驗(yàn)?zāi)M裝置的 俯視示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型的研究不同通風(fēng)條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移的試驗(yàn)?zāi)M裝置 通過(guò)支架(圖中未示出)支撐在地面，包括模擬采空區(qū)A，具有密封的框架結(jié)構(gòu)，其內(nèi)填充 有破碎廢矸A2，粒度為1 60mm不等。采空區(qū)巖體的堆砌以《巖層控制的關(guān)鍵層理論》為 指導(dǎo)，冒落帶的巖體用碎狀的廢矸模擬堆砌，在模型內(nèi)的中心壓實(shí)區(qū)和“0”形圈內(nèi)分別堆積 具有不同壓實(shí)特性的破碎廢矸，使之滿足冒落帶的滲透特性。模擬采空區(qū)A具有進(jìn)風(fēng)端和 回風(fēng)端，并且圖1中示出的回風(fēng)端的高度高于進(jìn)風(fēng)端，使得模擬采空區(qū)A傾斜一定的角度， 以便與實(shí)際采空區(qū)相似；管道系統(tǒng)，具有進(jìn)風(fēng)管道B和回風(fēng)管道C，進(jìn)風(fēng)管道B與模擬采空 區(qū)A的進(jìn)風(fēng)端相通，以便向模擬采空區(qū)內(nèi)輸入空氣，回風(fēng)管道C與模擬采空區(qū)A的回風(fēng)端相 通，以便將模擬采空區(qū)內(nèi)含有瓦斯的混合氣體排走；瓦斯輸入裝置D，如圖2所示，通過(guò)輸氣 管道與模擬采空區(qū)A內(nèi)部相通，以便向模擬采空區(qū)A內(nèi)部輸入瓦斯氣體；回風(fēng)管道C的末端 連接有通風(fēng)裝置E，含有瓦斯的混合氣體經(jīng)由回風(fēng)管道C最后由通風(fēng)裝置E排出。如圖1所示，模擬采空區(qū)A內(nèi)的一側(cè)設(shè)置有用于模擬綜采工作面的內(nèi)置通道Al，內(nèi) 置通道Al上朝向模擬采空區(qū)內(nèi)的一側(cè)分布有多條縫隙，用于向模擬采空區(qū)A內(nèi)輸入空氣。其中，模擬采空區(qū)A的進(jìn)風(fēng)端設(shè)置有多個(gè)進(jìn)風(fēng)口 A4、A7、A8、A9 ；進(jìn)風(fēng)管道B包括主 進(jìn)風(fēng)管道B0，其一端與外界大氣相通，另一端分為多條進(jìn)風(fēng)支路B2、B4、B6、B7、B8、B9，每條 進(jìn)風(fēng)支路上均設(shè)有閥門。其中一條進(jìn)風(fēng)支路B4通過(guò)一個(gè)進(jìn)風(fēng)口 A4與內(nèi)置通道Al的進(jìn)風(fēng) 端相通，以便由進(jìn)風(fēng)支路B4經(jīng)由內(nèi)置通道Al的進(jìn)風(fēng)端向內(nèi)置通道Al內(nèi)輸入空氣。進(jìn)風(fēng)支 路B2分成多條進(jìn)風(fēng)支路B6、B7、B8、B9，其中，進(jìn)風(fēng)支路B6與進(jìn)風(fēng)支路B4連接，使得進(jìn)風(fēng)支 路B6與進(jìn)風(fēng)支路B4同時(shí)與內(nèi)置通道Al的進(jìn)風(fēng)端相連通，這樣，當(dāng)開(kāi)啟進(jìn)風(fēng)支路B4上的閥 門4時(shí)，便可由進(jìn)風(fēng)支路B4經(jīng)由內(nèi)置通道Al的進(jìn)風(fēng)端向內(nèi)置通道Al輸入空氣；當(dāng)開(kāi)啟進(jìn) 風(fēng)支路B2上的閥門2以及進(jìn)風(fēng)支路B6上的閥門6時(shí)，便可由進(jìn)風(fēng)支路B6經(jīng)由內(nèi)置通道A1 的進(jìn)風(fēng)端向內(nèi)置通道Al輸入空氣；進(jìn)風(fēng)支路B7、B8、B9分別與模擬采空區(qū)A進(jìn)風(fēng)端的進(jìn)風(fēng)口 A7、A8、A9相連，以便通過(guò)進(jìn)風(fēng)口 A7、A8、A9向模擬采空區(qū)輸入空氣。模擬采空區(qū)的回風(fēng)端設(shè)置有多個(gè)回風(fēng)口 A11、A12、A13、A16 ；回風(fēng)端的內(nèi)部設(shè)置有 內(nèi)置管道A0，內(nèi)置管道AO的一端置于模擬采空區(qū)內(nèi)，另一端與一個(gè)回風(fēng)口 All相連通，內(nèi)置 管道AO上分布有分別對(duì)應(yīng)回風(fēng)口 A12、A13的通孔；回風(fēng)管道C包括主回風(fēng)管道⑶，其一端 與通風(fēng)裝置E相連，另一端分為多條回風(fēng)支路Cll、C12、C13、C14、C15、C16，圖1中為了清 除顯示主回風(fēng)管道CO和回風(fēng)支路C15，將主回風(fēng)管道CO進(jìn)行了偏置，實(shí)際上回風(fēng)支路C15 和主回風(fēng)管道CO為上下分布。每條回風(fēng)支路Cll、C12、C13、C14、C15、C16上均設(shè)置有閥門，其中一條回風(fēng)支路 C16通過(guò)一個(gè)回風(fēng)口 A16與內(nèi)置通道Al的出風(fēng)端相通，以便含有瓦斯的混合氣體由內(nèi)置通 道Al的出風(fēng)端經(jīng)由回風(fēng)支路C16排出?；仫L(fēng)支路C15分成多條回風(fēng)支路Cll、C12、C13、 C14,回風(fēng)支路C14與回風(fēng)支路C16連接，使得回風(fēng)支路C14與回風(fēng)支路C16同時(shí)與內(nèi)置通 道Al的出風(fēng)端相連通，這樣，當(dāng)開(kāi)啟回風(fēng)支路C16上的閥門16時(shí)，內(nèi)置通道Al內(nèi)含有瓦斯 的混合氣體由內(nèi)置通道Al的出風(fēng)端經(jīng)由回風(fēng)支路C16排走；當(dāng)開(kāi)啟回風(fēng)支路C15上的閥門 15以及回風(fēng)支路C14上的閥門14時(shí)，內(nèi)置通道Al內(nèi)含有瓦斯的混合氣體由內(nèi)置通道Al的 出風(fēng)端經(jīng)由回風(fēng)支路C14再經(jīng)由回風(fēng)支路C15排走；回風(fēng)支路C11、C12、C13分別與模擬采 空區(qū)A回風(fēng)端的回風(fēng)口 All、A12、A13相連，以便模擬采空區(qū)A內(nèi)含有瓦斯的混合氣體由內(nèi) 置管道AO上對(duì)應(yīng)回風(fēng)口 A12、A13的通孔經(jīng)過(guò)回風(fēng)口 A11、A12、A13排走。再如圖1所示，進(jìn)風(fēng)支路B2還形成有一條直排支路B10，其上設(shè)置有閥門10，直排 支路BlO直接與回風(fēng)支路C15相連，當(dāng)開(kāi)啟進(jìn)風(fēng)支路B2上的閥門2、直排支路BlO上的閥門 10以及回風(fēng)支路C15上的閥門1時(shí)，空氣便可由進(jìn)風(fēng)支路B2經(jīng)由直排支路B10，再經(jīng)過(guò)回 風(fēng)支路C15由主回風(fēng)支路CO排走。進(jìn)風(fēng)管道B與回風(fēng)管道C之間還設(shè)置有用于改變空氣流動(dòng)方向的換向裝置，包括 第一連接管道Fl，其一端與主進(jìn)風(fēng)管道BO相連通，另一端與主回風(fēng)管道CO相連通，第一連 接管道Fl上設(shè)置有閥門19，在閥門19與連接主進(jìn)風(fēng)管道BO的端部之間連接有換向進(jìn)風(fēng) 支路B18，其上設(shè)置有閥門18，換向進(jìn)風(fēng)支路B18與回風(fēng)支路C16連通，使得換向進(jìn)風(fēng)支路 B18與回風(fēng)支路C16 —起同時(shí)與內(nèi)置通道Al的出風(fēng)端相通，當(dāng)開(kāi)啟換向進(jìn)風(fēng)支路B18上的 閥門18時(shí)，空氣便可由第一連接管道Fl經(jīng)由換向進(jìn)風(fēng)支路B18由內(nèi)置通道Al的出風(fēng)端進(jìn) 入內(nèi)置通道Al，使得空氣的流動(dòng)方向改變。換向裝置還包括第二連接管道，其一端與主回風(fēng)管道CO相連通，另一端分成兩條 換向回風(fēng)支路C3、C5，換向回風(fēng)支路C3、C5上分別設(shè)置有閥門3和閥門5，換向回風(fēng)支路C3、 C5分別與進(jìn)風(fēng)支路B2、B4相連通，使得換向回風(fēng)支路C5與進(jìn)風(fēng)支路B4 —起同時(shí)與內(nèi)置通 道Al的進(jìn)風(fēng)端相連通，當(dāng)開(kāi)啟換向回風(fēng)支路C5上的閥門5時(shí)，內(nèi)置通道Al內(nèi)含有瓦斯的 混合氣體便可經(jīng)由內(nèi)置通道Al的進(jìn)風(fēng)端由換向回風(fēng)支路C5再經(jīng)由第二連接管道F2排走； 當(dāng)開(kāi)啟進(jìn)風(fēng)支路B9上的閥門9和/或進(jìn)風(fēng)支路B8上的閥門8和/或進(jìn)風(fēng)支路B7上的閥 門7和/或進(jìn)風(fēng)支路B6上的閥門6，以及換向回風(fēng)支路C3上的閥門3時(shí)，模擬采空區(qū)A內(nèi) 的含有瓦斯的混合氣體便可由換向回風(fēng)支路C3經(jīng)由第二連接管道F2排走，使得空氣的流 進(jìn)和氣體的排出方向改變。圖1中為了清楚顯示換向回風(fēng)支路C3、C5與進(jìn)風(fēng)支路B2、B4，將換向回風(fēng)支路C3、 C5進(jìn)行了偏置，實(shí)際上換向回風(fēng)支路C3、C5分別與進(jìn)風(fēng)支路B2、B4上下分布。[0036]回風(fēng)管道C還包括用于模擬內(nèi)錯(cuò)巷的內(nèi)錯(cuò)管道C17，其上設(shè)置有閥門17，內(nèi)錯(cuò)管道 C17的一端伸入模擬采空區(qū)A內(nèi)并靠近模擬采空區(qū)A的回風(fēng)端，另一端與第二連接管道F2 相連接，使得內(nèi)錯(cuò)管道C17通過(guò)第二連接管道F2與主回風(fēng)管道CO相連通，內(nèi)錯(cuò)管道C17伸 入模擬采空區(qū)A內(nèi)的長(zhǎng)度較短，這樣當(dāng)開(kāi)啟內(nèi)錯(cuò)管道C17上的閥門17時(shí)，聚集在模擬采空 區(qū)A的角落處的含有瓦斯的混合氣體可迅速的由內(nèi)錯(cuò)管道C17經(jīng)第二連接管道F2和主回 風(fēng)管道CO排出。在進(jìn)風(fēng)支路B2的上方還設(shè)置有進(jìn)風(fēng)支路Bi，進(jìn)風(fēng)支路Bl上設(shè)置有閥門1。圖1 中為了清楚顯示進(jìn)風(fēng)支路Bl和進(jìn)風(fēng)支路B2，將進(jìn)風(fēng)支路Bl進(jìn)行了偏置，實(shí)際上進(jìn)風(fēng)支路 Bl與進(jìn)風(fēng)支路B2上下分布。進(jìn)風(fēng)支路Bl的一端與主進(jìn)風(fēng)管道相連通，另一端與第二連接 管道F2相連通，當(dāng)開(kāi)啟進(jìn)風(fēng)支路Bl上的閥門1時(shí)，空氣便可由進(jìn)風(fēng)支路Bl經(jīng)由第二連接 管道F2在由主回風(fēng)管道直接排走，而不會(huì)進(jìn)入模擬采空區(qū)A內(nèi)。本實(shí)用新型中主進(jìn)風(fēng)管道和主回風(fēng)管道以及進(jìn)風(fēng)支路與回風(fēng)支路上均設(shè)有測(cè)定 風(fēng)速的裝置(圖中未示出)。另外，在主回風(fēng)管道CO的末端連接有通風(fēng)裝置E，包括依次連接的防爆裝置E3、反 風(fēng)裝置E2、抽風(fēng)機(jī)E1，防爆裝置E3包括與主回風(fēng)管道CO的末端相連通的防爆管道E31，防 爆管道E31的另一端安裝有防爆門E32，當(dāng)模擬采空區(qū)內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)，爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)氣流由 主回風(fēng)管道CO進(jìn)入防爆管道E31，防爆管道E31端部的防爆門E32打開(kāi)將強(qiáng)氣流泄出，以避 免強(qiáng)氣流進(jìn)入抽風(fēng)機(jī)El將抽風(fēng)機(jī)損壞；反風(fēng)裝置E2包括兩條反風(fēng)管道E21、E22，第一反風(fēng) 管道E21 —端與防爆管道E31相連通，另一端通過(guò)減振裝置24與抽風(fēng)機(jī)El相連通，第二反 風(fēng)管道E22 —端連接在第一反風(fēng)管道E21上，從而使得第二反風(fēng)管道E22的一端也與防爆 管道E31相連通，另一端也通過(guò)減振裝置24與抽風(fēng)機(jī)El相連通；第一反風(fēng)管道E21的上安 裝有閥門21，第二反風(fēng)管道E22上安裝有閥門22，還設(shè)置有反風(fēng)支路E23，反風(fēng)支路上安裝 有反風(fēng)閥門23 ；抽風(fēng)機(jī)El具有用于排出氣體的排氣口 E11，排氣口 Ell上安裝有閘門E12。當(dāng)開(kāi)啟第一反風(fēng)管道E21上的閥門21以及排氣口上的閘門E12時(shí)，主回風(fēng)管道CO 內(nèi)的氣體便在抽風(fēng)機(jī)El的作用下由第一反風(fēng)管道E21經(jīng)由抽風(fēng)機(jī)El的排氣口 Ell排出； 當(dāng)關(guān)閉排氣口 Ell上的閘門E12，開(kāi)啟閥門21和反風(fēng)閥門23時(shí)，外界空氣便由反風(fēng)支路E23 經(jīng)由第二反風(fēng)管道E22進(jìn)入抽風(fēng)機(jī)E1，再經(jīng)由第一反風(fēng)管道E21由主回風(fēng)管道CO進(jìn)入各回 風(fēng)支路和模擬采空區(qū)內(nèi)，這樣，便使得主回風(fēng)管道CO成為進(jìn)風(fēng)管道。如圖3所示，本實(shí)用新型的研究不同通風(fēng)條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移的試驗(yàn)?zāi)M裝置 的模擬采空區(qū)A頂部采用透明件如有機(jī)玻璃A5密封，這樣當(dāng)向模擬采空區(qū)A內(nèi)輸入有色氣 體時(shí)，可以通過(guò)有機(jī)玻璃A5直觀的觀察到模擬采空區(qū)A內(nèi)氣體的流動(dòng)情況。有機(jī)玻璃上繪 制有網(wǎng)格，這樣可以直觀的分析氣體的流動(dòng)情況。有機(jī)玻璃上還開(kāi)設(shè)有孔A6，采用橡皮塞將 孔密封，當(dāng)實(shí)驗(yàn)者需要抽取模擬采空區(qū)內(nèi)的氣體進(jìn)行分析時(shí)，可以將采集器扎入橡皮塞進(jìn) 入模擬采空區(qū)抽取氣體進(jìn)行分析。如圖2所示，本實(shí)用新型中的瓦斯輸入裝置包括瓦斯氣體源D1，可以是瓦斯瓶，瓦 斯源通過(guò)減壓閥D2與分流器D3相連，減壓閥D2與分流器D3之間安裝有流量計(jì)，分流器通 過(guò)膠管D4與輸氣管道A3相連，輸氣管道A3伸入模擬采空區(qū)A內(nèi)部，位于模擬采空區(qū)的底 部，輸氣管道A3上均勻分布有多個(gè)輸氣孔，以便瓦斯通過(guò)輸氣孔流入模擬采空區(qū)A內(nèi)。本實(shí)用新型的研究不同通風(fēng)條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移的試驗(yàn)?zāi)M裝置可以模擬采空區(qū)不同的通風(fēng)系統(tǒng)條件，例如；U型通風(fēng)系統(tǒng)開(kāi)啟閥門4、16，綜采面(即內(nèi)置通道Al)實(shí)現(xiàn)U型通風(fēng)系統(tǒng)(上行風(fēng))；或開(kāi)啟調(diào)節(jié)風(fēng)門5、18，綜采面實(shí)現(xiàn)U型通風(fēng)系統(tǒng)(下行風(fēng))。U+L型通風(fēng)系統(tǒng)開(kāi)啟閥門4、13、14、15、18，綜采面實(shí)現(xiàn)U+L型兩進(jìn)一回通風(fēng)系統(tǒng)(上行風(fēng))；或開(kāi)啟調(diào)節(jié)風(fēng)門3、4、6、7、18，綜采面實(shí)現(xiàn)U+L型兩進(jìn)一回通風(fēng)系統(tǒng)(下行風(fēng))。U+I型通風(fēng)系統(tǒng)開(kāi)啟閥門4、16，17，綜采面實(shí)現(xiàn)U+I型通風(fēng)系統(tǒng)(上行風(fēng))。Y型通風(fēng)系統(tǒng)開(kāi)啟閥門4、10、11、15，綜采面實(shí)現(xiàn)雙Y型通風(fēng)系統(tǒng)(上行風(fēng))。其它類型通風(fēng)系統(tǒng)開(kāi)啟閥門2、4、7、13、14、15、16、17，綜采面實(shí)現(xiàn)有兩進(jìn)三回通風(fēng)系統(tǒng)等，以便研究 在U型、U+L型、U+I型、Y型等多種通風(fēng)系統(tǒng)條件下的采空區(qū)風(fēng)流流動(dòng)規(guī)律以及采空區(qū)瓦斯 濃度分布情況，并結(jié)合瓦斯流動(dòng)情況進(jìn)一步分析瓦斯運(yùn)移規(guī)律，分析不同通風(fēng)系統(tǒng)之間的 優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)不同通風(fēng)系統(tǒng)的采空區(qū)瓦斯運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行對(duì)比研究，以期為現(xiàn)場(chǎng)不同地質(zhì)生 產(chǎn)條件下的綜采面通風(fēng)系統(tǒng)選擇提供科學(xué)的依據(jù)。盡管上文對(duì)本實(shí)用新型作了詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域的技 術(shù)人員可以根據(jù)本實(shí)用新型的原理進(jìn)行修改，因此，凡按照本實(shí)用新型的原理進(jìn)行的各種 修改都應(yīng)當(dāng)理解為落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種研究不同通風(fēng)條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移的試驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于包括管道系統(tǒng)，具有與外界空氣相通的進(jìn)風(fēng)管道(B)和回風(fēng)管道(C)；模擬采空區(qū)(A)，具有密封的框架結(jié)構(gòu)，其內(nèi)填充有破碎廢矸(A2)，其進(jìn)風(fēng)端與進(jìn)風(fēng)管道(B)相通，回風(fēng)端與回風(fēng)管道(C)相通；瓦斯輸入裝置(D)，通過(guò)輸氣管道(A3)與模擬采空區(qū)(A)內(nèi)部相通；通風(fēng)裝置(E)，連接在回風(fēng)管道(C)的末端，具有用于排出氣體的排氣口(E11)。
2.如權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述模擬采空區(qū)(A)內(nèi)部的一側(cè)設(shè) 有用于模擬工作面的內(nèi)置通道(Al)，內(nèi)置通道(Al)上朝向模擬采空區(qū)(A)內(nèi)的一側(cè)分布有 多條縫隙。
3.如權(quán)利要求2所述的試驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述進(jìn)風(fēng)端設(shè)有多個(gè)進(jìn)風(fēng)口(A4、A7、A8、A9)；所述進(jìn)風(fēng)管道(B)包括主進(jìn)風(fēng)管道(BO)，其一端與外界大氣相通，另一端分為多條進(jìn) 風(fēng)支路(B2、B4、B6、B7、B8、B9)，其中至少一條進(jìn)風(fēng)支路(B4、B2、B6)通過(guò)一個(gè)進(jìn)風(fēng)口(A4) 與所述內(nèi)置通道(Al)的一端相連，其余進(jìn)風(fēng)支路(B7、B8、B9)分別通過(guò)其余的多個(gè)進(jìn)風(fēng)口 (A7、A8、A9)與所述模擬采空區(qū)內(nèi)部相通。
4.如權(quán)利要求3所述的試驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述回風(fēng)端設(shè)有多個(gè)回風(fēng)口(A11、A12、A13、A16)；所述回風(fēng)端內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)置管道(A0)，內(nèi)置管道(AO)的一端置于模擬采空區(qū)內(nèi)，另一 端與一個(gè)所述的回風(fēng)口(All)相連通，內(nèi)置管道(AO)上分布有多個(gè)對(duì)應(yīng)所述回風(fēng)口(A12、 A13)的通孔；所述回風(fēng)管道(C)包括主回風(fēng)管道(CO)，其一端與所述通風(fēng)裝置相連接，另一端分為 多條回風(fēng)支路(C11、C12、C13、C14、C15、C16)，其中至少一條回風(fēng)支路(C14、C15、C16)通過(guò) 一個(gè)回風(fēng)(A16)與所述內(nèi)置通道(Al)的另一端相連，其余回風(fēng)支路(C11、C12、C13)分別通 過(guò)其余的多個(gè)回風(fēng)口(C11、C12、C13)和內(nèi)置管道(AO)上與回風(fēng)口對(duì)應(yīng)的通孔而與所述模 擬采空區(qū)內(nèi)部相通。
5.如權(quán)利要求4所述的試驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述回風(fēng)管道(C)還包括內(nèi)錯(cuò)管道 (C17)，其上設(shè)有閥門(17)，內(nèi)錯(cuò)管道(C17)的一端與所述主回風(fēng)管道(CO)相通，另一端伸 入所述模擬采空區(qū)(A)內(nèi)并靠近所述回風(fēng)端。
6.如權(quán)利要求4或5所述的試驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述多條進(jìn)風(fēng)支路與所述多條 回風(fēng)支路上設(shè)有閥門；所述主進(jìn)風(fēng)管道(BO)和主回風(fēng)管道(CO)以及多條進(jìn)風(fēng)支路與所述 多條回風(fēng)支路上設(shè)有測(cè)定風(fēng)速的裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的試驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述進(jìn)風(fēng)管道(B)與所述回風(fēng)管道 (C)之間還設(shè)有用于改變風(fēng)向的換向裝置，包括連接在主進(jìn)風(fēng)管道(BO)與主回風(fēng)管道(CO)之間的第一連接管道(Fl)，其上連接有換 向進(jìn)風(fēng)支路(B18)，換向進(jìn)風(fēng)支路(B18)與所述至少一條回風(fēng)支路(C14、C15、C16)相通，并 且在換向進(jìn)風(fēng)支路(B18)與連接主回風(fēng)管道(CO)的端部之間設(shè)置有閥門(19)；連接在主回風(fēng)管道(CO)與多條所述進(jìn)風(fēng)支路(B2、B4)之間的第二連接管道(F2)，其 一端與主回風(fēng)管道(CO)相連，另一端通過(guò)多條換向回風(fēng)支路(C3、C5)分別與多條所述進(jìn)風(fēng) 支路(B2、B4)相通；所述換向進(jìn)風(fēng)支路(B18)與所述多條換向回風(fēng)支路(C3、C5)上均設(shè)有閥門。
8.如權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述瓦斯輸入裝置(D)包括瓦斯 氣體源(Dl)，通過(guò)減壓閥(D2)與分流器(D3)相連，分流器(D3)通過(guò)膠管(D4)與所述輸氣 管道(A3)相連；所述減壓閥(D2)與分流器(D3)之間安裝有流量計(jì)(D5)，所述輸氣管道(A3)上均勻分 布有多個(gè)輸出孔。
9.如權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述通風(fēng)裝置包括 抽風(fēng)機(jī)(El)，一端與主回風(fēng)管道(CO)相連，另一端具有所述排氣口(Ell)。
10.如權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述模擬采空區(qū)(A)頂部由透明 件(A5)密封，透明件上有方格網(wǎng)，并且透明件上分布有由橡皮塞密封的孔(A6)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種研究不同通風(fēng)條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移的試驗(yàn)?zāi)M裝置，包括管道系統(tǒng)，具有與外界空氣相通的進(jìn)風(fēng)管道(B)和回風(fēng)管道(C)；模擬采空區(qū)(A)，具有密封的框架結(jié)構(gòu)，其內(nèi)填充有破碎廢矸(A2)，其進(jìn)風(fēng)端與進(jìn)風(fēng)管道(B)相通，回風(fēng)端與回風(fēng)管道(C)相通；瓦斯輸入裝置(D)，通過(guò)輸氣管道(A3)與模擬采空區(qū)(A)內(nèi)部相通；通風(fēng)裝置(E)，連接在回風(fēng)管道(C)的末端，具有用于排出氣體的排氣口(E11)。通過(guò)該試驗(yàn)?zāi)M裝置對(duì)不同通風(fēng)條件下的有關(guān)參量進(jìn)行分析對(duì)比，從而得出瓦斯運(yùn)移、采空區(qū)風(fēng)流流動(dòng)的規(guī)律，為實(shí)際生產(chǎn)中綜采工作面通風(fēng)系統(tǒng)的選擇提供指導(dǎo)。
文檔編號(hào)E21F7/00GK201763373SQ201020282790
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者謝生榮, 趙耀江 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)