本技术属于煤矿,具体涉及一种“110”工法下采空区瓦斯运移及漏风规律的模拟装置。
背景技术:
1、煤炭是我国最主要的能源之一。在我国生产和消费的一次性能源中,煤炭约占74%。此外,70%的化工原料和60%的民用商品的能源均来自煤炭。在未来的50~60年内,随着新能源和可再生能源、水电和核电的发展,煤炭在一次能源中的消费比重会有所下降,但煤炭在我国能源消费结构中的主体地位不会改变;而矿井火灾是煤矿生产中的五大自然灾害之一,其中煤自燃火灾占比高达90%~94%,其中采空区煤自燃火灾又占其60%以上。
2、近年来,随着切顶卸压沿空留巷开采技术的推广,采空区遗留残煤、漏风问题进一步加重;致使煤炭自燃火灾发生频率上升,给煤矿企业造成的损失加重。采空区顶板垮落,氧气稀薄,工作人员无法进入观测,而物理相似模拟能在最大限度模拟出复杂工况现场的同时具有观测方便、操作简单等优点,故可对切顶卸压沿空留巷开采技术下煤矿采空区瓦斯抽采条件下瓦斯运移及漏风规律进行物理模拟,从而得到其瓦斯抽采条件下瓦斯运移及漏风规律。
技术实现思路
1、本实用新型针对工作人员无法进入采空区,以致瓦斯运移及漏风规律观测难以达到预期的效果,为了解采空区瓦斯运移及漏风规律,设计瓦斯抽采、封堵漏风提供支撑,提供一种模拟切顶卸压沿空留巷开采技术下采空区瓦斯运移及漏风规律的物理实验模拟装置。
2、本实用新型采取以下技术方案:一种“110”工法下采空区瓦斯运移及漏风规律的模拟装置,包括:
3、上层箱体,上层箱体内部并排分为多个区间作为模拟采空区;所述模拟采空区与瓦斯抽采模拟系统连接,模拟采空区内设置加热片、风速传感器ii、温度传感器以及气体采样管道端口;
4、下层箱体,下层箱体设置多个与模拟采空区一一对应的区间作为瓦斯释放区,所述瓦斯释放区与瓦斯释放系统连接;
5、模拟综采工作面,模拟综采工作面与模拟采空区经多个联通细缝相连通,模拟综采工作面的上、下隅角设置压力传感器、风速传感器i以及干湿温度计。
6、在一些实施例中,瓦斯抽采模拟系统包括瓦斯抽采管,瓦斯抽采管均匀插入模拟采空区的侧巷壁,瓦斯抽采管、自动气体采样泵i、瓦斯储存装置通过胶管相连。
7、在一些实施例中,瓦斯释放系统包括设置在瓦斯释放区内的瓦斯释放管道,多个瓦斯释放管道依次与分流器、流量计、减压阀和高压瓦斯源连通。
8、在一些实施例中,模拟综采工作面设置在上层箱体前方,上层箱体侧面设置模拟沿空留巷,模拟沿空留巷前端与模拟回风巷连通,模拟进风巷和模拟回风巷平行设置并与离心风机i连通,模拟综采工作面连通模拟进风巷和模拟回风巷;
9、所述模拟沿空留巷一侧设置模拟巷道ii,模拟沿空留巷与模拟巷道ii之间连接多个模拟巷道i,每两个相邻模拟采空区的连接位置处均设置有一个模拟巷道i;
10、所述模拟沿空留巷中对应相邻模拟采空区的连接位置处均设置有方形闸阀;模拟沿空留巷与多个模拟巷道i的连接处设置方形闸阀;多个模拟巷道i与模拟巷道ii的连接处设置方形闸阀。
11、在一些实施例中,气体采样管道端口通过自动气体采样泵ii与气相色谱仪相连;所述压力传感器、风速传感器、干湿温度计、风速传感器、温度传感器及气相色谱仪分别与数据采集卡相连。
12、在一些实施例中,上层箱体由钢化玻璃板搭建而成,上层箱体内部由多个可移动隔板分为多个模拟采空区。
13、在一些实施例中,下层箱体与上层箱体等长等宽同材质,下层箱体内部由多个固定隔板分为多个密闭的瓦斯释放区。
14、在一些实施例中,上层箱体和下层箱体之间设置模拟底板,瓦斯释放区与模拟采空区通过模拟底板上的细孔相通。
15、在一些实施例中,下层箱体底部的四个角安装升降支柱,通过调节升降支柱的高低来控制和模拟煤层及采空区的倾角。
16、与现有技术相比,本实用新型通过改变实验装置模拟工作面的通风方式,监测在“两进一回”及“一进两回”“y”形通风方式下,在不同漏风条件下的不同倾角的煤层采空区在瓦斯抽采条件下其内部不同深度、高度的气体浓度、漏风强度及瓦斯运移的变化规律,为设计采空区瓦斯抽采、封堵漏风提供支撑。本实用新型安全可靠、实用性强。
1.一种“110”工法下采空区瓦斯运移及漏风规律的模拟装置,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的“110”工法下采空区瓦斯运移及漏风规律的模拟装置,其特征在于,所述瓦斯抽采模拟系统包括瓦斯抽采管(6),瓦斯抽采管(6)均匀插入模拟采空区的侧巷壁(5),瓦斯抽采管(6)、自动气体采样泵i(8a)、瓦斯储存装置(9)通过胶管(7)相连。
3.根据权利要求1所述的“110”工法下采空区瓦斯运移及漏风规律的模拟装置,其特征在于,所述瓦斯释放系统包括设置在瓦斯释放区内的瓦斯释放管道(12),多个瓦斯释放管道(12)依次与分流器(14)、流量计(16)、减压阀(17)和高压瓦斯源(18)连通。
4.根据权利要求1所述的“110”工法下采空区瓦斯运移及漏风规律的模拟装置,其特征在于,所述模拟综采工作面(33)设置在上层箱体(1)前方,上层箱体(1)侧面设置模拟沿空留巷(20c),模拟沿空留巷(20c)前端与模拟回风巷(20b)连通,模拟进风巷(20a)和模拟回风巷(20b)平行设置并与离心风机i(19a)连通,模拟综采工作面(33)连通模拟进风巷(20a)和模拟回风巷(20b);
5.根据权利要求1所述的“110”工法下采空区瓦斯运移及漏风规律的模拟装置,其特征在于,所述气体采样管道端口(28c)通过自动气体采样泵ii(8b)与气相色谱仪(29)相连;所述压力传感器(27a)、风速传感器(27b)、干湿温度计(27c)、风速传感器(28a)、温度传感器(28b)及气相色谱仪(29)分别与数据采集卡(30)相连。
6.根据权利要求1所述的“110”工法下采空区瓦斯运移及漏风规律的模拟装置,其特征在于,所述上层箱体(1)由钢化玻璃板搭建而成,上层箱体(1)内部由多个可移动隔板分为多个模拟采空区。
7.根据权利要求6所述的“110”工法下采空区瓦斯运移及漏风规律的模拟装置,其特征在于,所述下层箱体(10)与上层箱体(1)等长等宽同材质,下层箱体(10)内部由多个固定隔板分为多个密闭的瓦斯释放区。
8.根据权利要求1所述的“110”工法下采空区瓦斯运移及漏风规律的模拟装置,其特征在于,所述上层箱体(1)和下层箱体(10)之间设置模拟底板(3),瓦斯释放区与模拟采空区通过模拟底板(3)上的细孔(4)相通。
9.根据权利要求1所述的“110”工法下采空区瓦斯运移及漏风规律的模拟装置,其特征在于,所述下层箱体(10)底部的四个角安装升降支柱(35),通过调节升降支柱(35)的高低来控制和模拟煤层及采空区的倾角。