采空区瓦斯流场模拟试验台的制作方法
【专利摘要】一种采空区瓦斯流场模拟试验台，由发烟器、带有阀门的发烟管道、冷却器、供烟管道、可视化采空区模拟台、压差式补偿仪、风机和回烟管道组成，发烟器的出烟口连接发烟管道的一端，发烟管道的另一端由冷却器的进口伸入到冷却器内，冷却器的出口连接供烟管道的进口端，供烟管道的出口端连接到可视化采空区模拟台的进烟孔处，压差式补偿仪通过连接在其进气口及出气口处的皮托管，连接到供烟管道的水平段上，并靠近供烟管道的出口端处，可视化采空区模拟台的出烟孔处安装有风机，并且连接回烟管道的一端，回烟管道的另一端与发烟器的回烟口相连接。其优点为，操作方便，操作员无须进入到采空区进行探测，就能进行采空区瓦斯流场的可视化相似模拟实验。
【专利说明】采空区瓦斯流场模拟试验台
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种模拟试验台，特别是一种采空区瓦斯流场模拟试验台，适用于模拟煤矿采空区的瓦斯流场浓度梯度规律。
【背景技术】
[0002]目前，煤矿特大瓦斯爆炸事故主要发生在煤矿的采空区，并且瓦斯浓度是采空区发生瓦斯爆炸的关键因素。另外，由于煤矿采空区瓦斯爆炸事故具有突发性、不确定性，严重威胁着我国煤矿的安全生产和矿工的生命。因此，对采空区瓦斯浓度分布规律的研究是防控煤矿瓦斯爆炸的关键；但是，由于采掘工作面向前推进的过程中，会有顶板跨落，人不能进入到采空区进行探测，同时由于瓦斯是无色无味的，人不能通过肉眼进行观测，故传统的研究采空区瓦斯流场分布规律的技术不方便实施。以上为现有技术的不足。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是:设计一种结构简单，操作方便，试验结果可视化、便于观测的采空区瓦斯流场模拟试验台，用以克服现有技术的不足。
[0004]本实用新型的目的可以通过下述技术方案来实现:
[0005]本采空区瓦斯流场模拟试验台，其特征是:由发烟器、带有阀门的发烟管道、冷却器、供烟管道、可视化采空区模拟台、压差式补偿仪、风机和回烟管道组成，发烟器的出烟口连接发烟管道的一端，发烟管道的另一端由冷却器的进口伸入到冷却器内，冷却器的出口连接供烟管道的进口端，供烟管道的出口端连接到可视化采空区模拟台的进烟孔处，压差式补偿仪通过连接在其进气口及出气口处的皮托管，连接到供烟管道的水平段上，并靠近供烟管道的出口端处，可视化采空区模拟台的出烟孔处安装有风机，并且连接回烟管道的一端，回烟管道的另一端与发烟器的回烟口相连接。
[0006]本实用新型所述可视化采空区模拟台由底座、四周可漏风的箱体和透明玻璃板组成，底座上设置箱体，箱体的左侧面前、后两端位置分别设有出烟孔和进烟孔，箱体内部从左至右依次为模拟待开采煤区、模拟巷道区和模拟顶板塌陷矸石区，模拟待开采煤区装有煤层模型，模拟巷道区的前、后两端口分别与箱体左侧面的出烟孔和进烟孔相连通，模拟顶板塌陷矸石区装有矸石模型，透明玻璃板盖在箱体的上端口处，在透明玻璃板上设有坐标定位方格线。
[0007]本实用新型的发烟器包括封闭的筒体，筒体顶部设有提手，其下部侧壁上设有放燃料兼进气孔，在筒体的内部，位于放燃料兼进气孔的上方位置，设有放置燃料架，在筒体的上部及下部侧壁上，分别设有出烟口和回烟口。
[0008]本实用新型所述箱体由4块侧面压缩板和I块底面压缩板连接构成，其中，4块侧面压缩板之间的连接为间隙配合连接。
[0009]本实用新型所述箱体由4块侧面压缩板和I块底面压缩板连接构成,在4块侧面压缩板上设置有若干小孔。[0010]本实用新型所述可视化采空区模拟台内，模拟待开采煤区装的煤层模型由煤堆砌构成，模拟顶板塌陷矸石区装的矸石模型由不规则形状的矸石堆砌构成。
[0011]本实用新型的优点是:1)结构简单，操作方便；2)采用发烟器产生的有色烟气作为示踪气体，在风机的作用下通过管道进入可视化采空区模拟台，5分钟后就可以形成可视化、具有浓度梯度分布规律的流场；操作人员不用进入到采空区进行探测，就能够根据相似原理进行采空区瓦斯流场的相似模拟实验，对可视化采空区模拟台内形成的可视化、具有浓度梯度分布规律的流场进行研究、计算，从而为煤矿采空区瓦斯爆炸事故的防控提供数据参考。
【专利附图】

【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的主视结构局部剖视示意图；
[0013]图2是本实用新型的俯视结构局部剖视示意图；
[0014]图3是可视化采空区模拟台的立体结构示意图；
[0015]图4是发烟器的主视结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]如图1-4所示，本采空区瓦斯流场模拟试验台，其特征是:由发烟器1、带有阀门2的发烟管道3、冷却器5、供烟管道4、可视化采空区模拟台7、压差式补偿仪6、风机8和回烟管道9组成，发烟器I的出烟口连接发烟管道3的一端，发烟管道3的另一端由冷却器5的进口伸入到冷却器5内，冷却器5的出口连接供烟管道4的进口端，供烟管道4的出口端连接到可视化采空区模拟台7的进烟孔16处，压差式补偿仪6通过连接在其进气口及出气口处的皮托管，连接到供烟管道4的水平段上，并靠近供烟管道4的出口端处，可视化采空区模拟台7的出烟孔17处安装有风机8，并且连接回烟管道9的一端，回烟管道9的另一端与发烟器I的回烟口相连接。所述可视化采空区模拟台7由底座13、四周可漏风的箱体14和透明玻璃板15组成，底座13上设置箱体14，箱体14的左侧面前、后两端位置分别设有出烟孔17和进烟孔16，箱体14内部从左至右依次为模拟待开采煤区10、模拟巷道区11和模拟顶板塌陷矸石区12，模拟待开采煤区10装有煤层模型，模拟巷道区11的前、后两端口分别与箱体14左侧面的出烟孔17和进烟孔16相连通，模拟顶板塌陷矸石区12装有矸石模型，透明玻璃板15盖在箱体14的上端口处，在透明玻璃板15上设有坐标定位方格线18。发烟器I包括封闭的筒体19，筒体19顶部设有提手20，其下部侧壁上设有放燃料兼进气孔21，在筒体19的内部，位于放燃料兼进气孔21的上方位置，设有放置燃料架22，在筒体19的上部及下部侧壁上，分别设有出烟口和回烟口。
[0017]如图2、3所示，所述可视化采空区模拟台7的箱体14由4块侧面压缩板和I块底面压缩板连接构成，其中，4块侧面压缩板之间的连接为间隙配合连接，以模拟采空区四周可漏风的状态；或者也可以在4块侧面压缩板上设置若干小孔，以模拟采空区四周可漏风的状态。所述可视化采空区模拟台7内，模拟待开采煤区10装的煤层模型由煤堆砌构成，模拟顶板塌陷矸石区12装的矸石模型由不规则形状的矸石堆砌构成。
[0018]本采空区瓦斯流场模拟试验台的工作原理是:首先，打开风机8运行5分钟，使可视化采空区模拟台7内产生负压；然后，将烧红的木炭50g放入发烟器1，再在木炭上盖150g的细锯末，保持发烟器I的密闭，打开阀门2，发烟器I产生的有色烟气通过发烟管道3进入冷却器5，经冷却器5冷却后进入可视化采空区模拟台7，有色烟气在进入可视化采空区模拟台7前，由压差式补偿仪6对其烟流速度进行测定(通过能量守恒公式将压差转换成风速)，发烟器I发烟5分钟后，可以透过透明玻璃板15，在可视化采空区模拟台7中观测到有色烟气烟流的运动轨迹；观测有色烟气烟流的运动轨迹过程，可采用记号笔在可视化采空区模拟台7透明玻璃板15的坐标定位方格线18上，标记有色烟气烟流运动轨迹的坐标位置，同时通过录像机拍摄方式记录有色烟气烟流的运动轨迹，两种方式相互印证，来观测、研究有色烟气烟流在可视化采空区模拟台7中的浓度梯度分布规律及运移规律；最后，根据以上模拟试验得出的数据，扩大相似比例的倍数来推测真实采空区的瓦斯浓度分布区域，为防控采空区瓦斯爆炸提供数据参考。因此，本采空区瓦斯流场模拟试验台使得对采空区瓦斯分布规律的研究简便，直观可视。
【权利要求】
1.一种采空区瓦斯流场模拟试验台，其特征是:由发烟器(I)、带有阀门(2)的发烟管道(3)、冷却器(5)、供烟管道(4)、可视化采空区模拟台(7)、压差式补偿仪(6)、风机(8)和回烟管道(9)组成，发烟器(I)的出烟口连接发烟管道(3)的一端，发烟管道(3)的另一端由冷却器(5)的进口伸入到冷却器(5)内，冷却器(5)的出口连接供烟管道(4)的进口端，供烟管道(4)的出口端连接到可视化采空区模拟台(7)的进烟孔(16)处，压差式补偿仪(6)通过连接在其进气口及出气口处的皮托管，连接到供烟管道(4)的水平段上，并靠近供烟管道(4)的出口端处，可视化采空区模拟台(7)的出烟孔(17)处安装有风机(8)，并且连接回烟管道(9)的一端，回烟管道(9)的另一端与发烟器(I)的回烟口相连接。
2.根据权利要求1所述的采空区瓦斯流场模拟试验台，其特征是:所述可视化采空区模拟台(7)由底座(13)、四周可漏风的箱体(14)和透明玻璃板(15)组成，底座(13)上设置箱体(14)，箱体(14)的左侧面前、后两端位置分别设有出烟孔(17)和进烟孔(16)，箱体(14)内部从左至右依次为模拟待开采煤区(10)、模拟巷道区(11)和模拟顶板塌陷矸石区(12)，模拟待开采煤区(10)装有煤层模型，模拟巷道区(11)的前、后两端口分别与箱体(14)左侧面的出烟孔(17)和进烟孔(16)相连通，模拟顶板塌陷矸石区(12)装有矸石模型，透明玻璃板(15)盖在箱体(14)的上端口处，在透明玻璃板(15)上设有坐标定位方格线(18)。
3.根据权利要求1或2所述的采空区瓦斯流场模拟试验台，其特征是:发烟器(I)包括封闭的筒体(19)，筒体(19)顶部设有提手(20)，其下部侧壁上设有放燃料兼进气孔(21)，在筒体(19)的内部，位于放燃料兼进气孔(21)的上方位置，设有放置燃料架(22)，在筒体(19)的上部及下部侧壁上，分别设有出烟口和回烟口。
4.根据权利要求2所述的采空区瓦斯流场模拟试验台，其特征是:所述箱体(14)由4块侧面压缩板和I块底面压缩板连接构成，其中，4块侧面压缩板之间的连接为间隙配合连接。
5.根据权利要求2所述的采空区瓦斯流场模拟试验台，其特征是:所述箱体(14)由4块侧面压缩板和I块底面压缩板连接构成，在4块侧面压缩板上设置有若干小孔。
6.根据权利要求2所述的采空区瓦斯流场模拟试验台，其特征是:所述可视化采空区模拟台(7)内，模拟待开采煤区(10)装的煤层模型由煤堆砌构成，模拟顶板塌陷矸石区(12)装的矸石模型由不规则形状的矸石堆砌构成。
【文档编号】G01M9/00GK203443762SQ201320562314
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】杨兆鹏, 杨永辰, 赵贺 申请人:河北工程大学