礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其包括模擬巷道、井下模擬設(shè)備、模擬塵源、除塵風(fēng)機(jī)、噴霧供水設(shè)備、風(fēng)速傳感器和粉塵濃度傳感器。本實(shí)用新型采用模擬巷道，并在模擬巷道內(nèi)借助于井下模擬設(shè)備、模擬塵源、除塵風(fēng)機(jī)和噴霧供水設(shè)備模擬礦井工作面風(fēng)流、粉塵和噴霧的狀況，然后利用風(fēng)速傳感器和粉塵濃度傳感器測(cè)定模擬巷道內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而確定不同通風(fēng)方式下風(fēng)-塵-霧運(yùn)移、耦合、沉降規(guī)律，得出礦井工作面通風(fēng)除塵和噴霧降塵的最佳參數(shù)，為科學(xué)合理地布置通風(fēng)、噴霧除塵系統(tǒng)，確定最佳噴霧壓力，控制風(fēng)速實(shí)現(xiàn)最佳噴霧效果和檢測(cè)噴霧設(shè)備的降塵效果、研發(fā)高效噴嘴提供可靠的技術(shù)支持。
【專利說(shuō)明】礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)定實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，具體涉及一種礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)礦井工作面在不采用任何防塵措施的情況下，其粉塵濃度可達(dá)5000^/III3以上，其中，混有的呼吸性粉塵所占比例接近40%，給工人的身體健康造成了極大的威脅和危害，同時(shí)粉塵可造成燃燒和爆炸，給礦井生產(chǎn)帶來(lái)極大的損失。即使采取除塵措施，絕大多數(shù)工作面的情況依然相當(dāng)惡劣，粉塵濃度已嚴(yán)重超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
[0003]為降低礦井工作面的現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度，我國(guó)在礦井工作面除塵方面做了大量研宄，并取得了較大的成果，初步形成了通風(fēng)除塵和噴霧降塵系統(tǒng)相結(jié)合的綜合防塵技術(shù)。然而長(zhǎng)期以來(lái)，不同礦井工作面內(nèi)的風(fēng)-塵-霧運(yùn)移、耦合、沉降規(guī)律有所不同，有的甚至極為復(fù)雜，針對(duì)某一礦井工作面內(nèi)風(fēng)流狀態(tài)下的氣載粉塵運(yùn)移情況則主要根據(jù)人們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)憑主觀選擇。
[0004]對(duì)礦井工作面氣載粉塵運(yùn)移規(guī)律及抑制技術(shù)進(jìn)行研宄，不僅能大幅度降低礦井工作面空氣中的粉塵濃度，而且對(duì)井下其它產(chǎn)塵作業(yè)點(diǎn)的抑塵工作具有積極的借鑒作用。要研宄不同風(fēng)流狀態(tài)下和噴霧場(chǎng)下的氣載粉塵運(yùn)移規(guī)律及粉塵控制方法，以此確定巷道內(nèi)通風(fēng)除塵、噴霧降塵系統(tǒng)的最佳參數(shù)，必須有一種能真實(shí)模擬工作面風(fēng)流狀態(tài)、粉塵狀態(tài)、氣載粉塵運(yùn)移狀態(tài)和噴霧狀態(tài)的仿真模擬裝置來(lái)揭示不同情況下風(fēng)-塵-霧的運(yùn)移、耦合、降塵規(guī)律，為礦井工作面通風(fēng)除塵和噴霧降塵工作提供理論技術(shù)指導(dǎo)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能夠模擬不同風(fēng)流狀態(tài)和噴霧狀態(tài)下礦井工作面氣載粉塵運(yùn)移狀況，為科學(xué)合理的布置礦井工作面通風(fēng)除塵系統(tǒng)、噴霧降塵設(shè)備提供技術(shù)支持。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括模擬巷道、井下模擬設(shè)備、模擬塵源、除塵風(fēng)機(jī)、噴霧供水設(shè)備、風(fēng)速傳感器和粉塵濃度傳感器；
[0008]模擬巷道，包括一條模擬主巷道和三條模擬側(cè)巷道，即一條第一模擬側(cè)巷道、一條第二模擬側(cè)巷道和一條第三模擬側(cè)巷道；其中，
[0009]第一模擬側(cè)巷道、第二模擬側(cè)巷道和第三模擬側(cè)巷道分別位于模擬主巷道同側(cè)的前部、中部和后部位置，且均垂直于模擬主巷道；
[0010]第一模擬側(cè)巷道與模擬主巷道之間連通，第二模擬側(cè)巷道與模擬主巷道之間設(shè)置卷簾門(mén)，第三模擬側(cè)巷道與模擬主巷道之間連通；
[0011]在模擬主巷道內(nèi)部正對(duì)第一模擬側(cè)巷道進(jìn)/出風(fēng)口處、以及正對(duì)第三模擬側(cè)巷道進(jìn)/出風(fēng)口處分別設(shè)置一個(gè)通往采空區(qū)的風(fēng)門(mén)；
[0012]除塵風(fēng)機(jī)，有一臺(tái)或兩臺(tái)，并位于模擬巷道的外部；
[0013]三條模擬側(cè)巷道中的某一條、或某兩條的進(jìn)/出風(fēng)口與除塵風(fēng)機(jī)連接；
[0014]風(fēng)速傳感器和粉塵濃度傳感器，設(shè)置在模擬主巷道的各斷面上；
[0015]在模擬主巷道的下部連接有若干根單體液壓支柱。
[0016]進(jìn)一步，井下模擬設(shè)備，包括仿真刮板輸送機(jī)、仿真移動(dòng)式采煤機(jī)和仿真液壓支架；
[0017]仿真刮板輸送機(jī)，設(shè)置在模擬主巷道底部，且靠近各個(gè)模擬側(cè)巷道的一側(cè)；
[0018]仿真移動(dòng)式采煤機(jī)，設(shè)置在仿真刮板輸送機(jī)上；
[0019]仿真液壓支架，有多個(gè)，并沿模擬主巷道的長(zhǎng)度方向依次排列；各仿真液壓支架均位于模擬主巷道長(zhǎng)度方向上的中部位置。
[0020]進(jìn)一步，仿真刮板輸送機(jī)的寬度為0.12?0.16m ；
[0021]仿真移動(dòng)式采煤機(jī)的長(zhǎng)、寬、高分別為0.8m,0.2m,0.3m，仿真移動(dòng)式采煤機(jī)的搖臂能夠上下轉(zhuǎn)動(dòng)，其中機(jī)身長(zhǎng)0.4m，單側(cè)搖臂加滾筒長(zhǎng)0.2m,且能在刮板輸送機(jī)上進(jìn)行水平移動(dòng)；
[0022]仿真液壓支架的寬度為0.2?0.5m，數(shù)量為10?40個(gè)。
[0023]進(jìn)一步，模擬塵源，有多個(gè)；
[0024]模擬塵源，分別設(shè)置在仿真移動(dòng)式采煤機(jī)前后滾筒處、仿真液壓支架移架工序處、仿真液壓支架尾梁放煤口工序處、以及模擬主巷道通往各個(gè)模擬側(cè)巷道的轉(zhuǎn)載點(diǎn)工序處；
[0025]各模擬塵源采用單獨(dú)工作方式、或協(xié)同工作方式。
[0026]進(jìn)一步，噴霧供水設(shè)備，包括儲(chǔ)水箱、加壓裝置、噴霧管路和噴嘴；其中，
[0027]加壓裝置，用于對(duì)儲(chǔ)水箱中的水進(jìn)行加壓；
[0028]噴霧管路，用于將加壓后的水輸送到噴嘴處；
[0029]噴嘴，設(shè)置在仿真液壓支架前部的頂梁下部和后部的尾梁下部，且成對(duì)出現(xiàn)，在模擬主巷道的長(zhǎng)度方向上以一定間隔布置。
[0030]進(jìn)一步，儲(chǔ)水箱內(nèi)部?jī)?chǔ)存水量為O?6m3;
[0031]加壓裝置提供的壓力范圍是O?38Mpa ；
[0032]噴嘴在頂梁上部與尾梁下部的高度分別為0.38m和0.16m，距離模擬主巷道靠近各個(gè)模擬側(cè)巷道的一側(cè)為0.1m和0.7m，成對(duì)出現(xiàn)；
[0033]第一對(duì)噴嘴距離模擬主巷道前壁面1.2m，不同對(duì)噴嘴間隔為2m，共安設(shè)10個(gè)噴嘴；噴嘴采用手動(dòng)方式裝卸。
[0034]進(jìn)一步，模擬主巷道與三條模擬側(cè)巷道，均由厚度為0.0lm?0.03m的有機(jī)玻璃搭配鋼筋骨架制成；
[0035]位于模擬主巷道底部的有機(jī)玻璃可裝卸；
[0036]模擬主巷道與三條模擬側(cè)巷道的外形輪廓均為長(zhǎng)方體；其中，
[0037]模擬主巷道的長(zhǎng)為10m，寬為1.lm，高為0.4m，采空區(qū)占據(jù)模擬主巷道0.5m的寬度；三條模擬側(cè)巷道的長(zhǎng)、寬、高分別相等，且長(zhǎng)為I?2m，寬為0.5m，高為0.4m。
[0038]進(jìn)一步，除塵風(fēng)機(jī)，配置有無(wú)極變頻器，通過(guò)無(wú)極變頻器改變除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0039]進(jìn)一步，單體液壓支柱，為長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)式液壓支柱；通過(guò)調(diào)節(jié)各單體液壓支柱的長(zhǎng)度，使得模擬主巷道與水平面形成的夾角α范圍為:α e [-60°，60° ]。
[0040]進(jìn)一步，風(fēng)速傳感器的數(shù)量為11個(gè)；
[0041]其中3個(gè)風(fēng)速傳感器分別設(shè)置在三條模擬側(cè)巷道進(jìn)入模擬主巷道的斷面中心位置，安裝高度為0.2111；
[0042]另外8個(gè)風(fēng)速傳感器分成四對(duì)，第一對(duì)距離模擬主巷道前壁面1.50 ；第二對(duì)、第三對(duì)和第四對(duì)依次由模擬主巷道前壁面向后方設(shè)置，且第二對(duì)、第三對(duì)和第四對(duì)分別與第一對(duì)保持間隔為2.66111,2^2.66111,3^2.66111 ；每對(duì)風(fēng)速傳感器中的兩個(gè)與模擬主巷道靠近各模擬側(cè)巷道的一側(cè)分別相距0.28111和0.82111 ；安裝高度均為0.2111 ；
[0043]粉塵濃度傳感器的數(shù)量為6個(gè)，安裝高度均為0.16111 ；
[0044]其中1個(gè)粉塵濃度傳感器距離模擬主巷道前壁面0.2111,與模擬主巷道靠近各模擬側(cè)巷道的一側(cè)相距0.細(xì)；
[0045]另外5個(gè)粉塵濃度傳感器，依次設(shè)置在第1個(gè)粉塵濃度傳感器正后方，任意相鄰兩個(gè)粉塵濃度傳感器的間隔為20。
[0046]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0047]本實(shí)用新型述及的礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括模擬巷道、井下模擬設(shè)備、模擬塵源、除塵風(fēng)機(jī)、噴霧供水設(shè)備、風(fēng)速傳感器和粉塵濃度傳感器。本實(shí)用新型采用模擬巷道，并在模擬巷道內(nèi)借助于井下模擬設(shè)備、模擬塵源、除塵風(fēng)機(jī)和噴霧供水設(shè)備模擬礦井工作面風(fēng)流、粉塵和噴霧的狀況，然后利用風(fēng)速傳感器和粉塵濃度傳感器測(cè)定模擬巷道內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而確定不同通風(fēng)方式下風(fēng)-塵-霧運(yùn)移、耦合、沉降規(guī)律，得出礦井工作面通風(fēng)除塵和噴霧降塵的最佳參數(shù)，為科學(xué)合理地布置通風(fēng)、噴霧除塵系統(tǒng)，確定最佳噴霧壓力，控制風(fēng)速實(shí)現(xiàn)最佳噴霧效果和檢測(cè)噴霧設(shè)備的降塵效果、研發(fā)高效噴嘴提供可靠的技術(shù)支持。本實(shí)用新型是按照相似實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的理念構(gòu)建的，所述模型與實(shí)際模型是按照1:10的比例構(gòu)建的，可根據(jù)相似實(shí)驗(yàn)原理的相關(guān)公式推測(cè)出現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際參數(shù)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)防塵作業(yè)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0048]圖1為本實(shí)用新型中礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖2為圖1中模擬巷道的主視圖；
[0050]圖3為圖1中模擬巷道的右視圖；
[0051]其中，1-模擬主巷道；2-第一模擬側(cè)巷道；3-第二模擬側(cè)巷道；4-第三模擬側(cè)巷道；5-仿真液壓支架；6-噴嘴；7-仿真刮板輸送機(jī)；8-放煤口產(chǎn)塵裝置；9-移架產(chǎn)塵裝置；
[0052]10-采煤機(jī)滾筒截割產(chǎn)塵裝置；11-仿真移動(dòng)式采煤機(jī)；12-鋼絲；13-卷簾門(mén)；14-噴霧管路；15-轉(zhuǎn)載點(diǎn)產(chǎn)塵裝置；16-無(wú)極變頻器；17-儲(chǔ)水箱；18-高壓泵；19-柔性風(fēng)筒轉(zhuǎn)換器；
[0053]20-風(fēng)門(mén)；21-除塵風(fēng)機(jī)；22-單體液壓支柱；23-風(fēng)速傳感器；24-粉塵濃度傳感器；25-模擬巷道；26-采空區(qū)。

【具體實(shí)施方式】
[0054]下面結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0055]結(jié)合圖1至圖3所示，礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括模擬巷道25、井下模擬設(shè)備、模擬塵源、除塵風(fēng)機(jī)21、噴霧供水設(shè)備、風(fēng)速傳感器23和粉塵濃度傳感器24。
[0056]模擬巷道25，包括一條模擬主巷道1和三條模擬側(cè)巷道，即一條第一模擬側(cè)巷道2、一條第二模擬側(cè)巷道3和一條第三模擬側(cè)巷道4。其中，
[0057]第一模擬側(cè)巷道2、第二模擬側(cè)巷道3和第三模擬側(cè)巷道4分別位于模擬主巷道1同側(cè)的前部、中部和后部位置，且均垂直于模擬主巷道1。
[0058]第一模擬側(cè)巷道2與模擬主巷道1之間連通，第二模擬側(cè)巷道3與模擬主巷道1之間設(shè)置一個(gè)卷簾門(mén)13，第三模擬側(cè)巷道4與模擬主巷道1之間連通。
[0059]三條模擬側(cè)巷道的尾部可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要作為進(jìn)風(fēng)口、或出風(fēng)口使用。
[0060]在模擬主巷道1內(nèi)部正對(duì)第一模擬側(cè)巷道2進(jìn)/出風(fēng)口處、以及正對(duì)第三模擬側(cè)巷道4進(jìn)/出風(fēng)口處分別設(shè)置一個(gè)通往采空區(qū)26的風(fēng)門(mén)20。
[0061]通過(guò)開(kāi)啟、或閉合卷簾門(mén)13，可以實(shí)現(xiàn)不同的通風(fēng)方式；通過(guò)開(kāi)啟、或閉合風(fēng)門(mén)20，可以實(shí)現(xiàn)不同的風(fēng)量分配。
[0062]具體的，模擬巷道25為長(zhǎng)方體模擬巷道，符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，得出的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確、有意義。
[0063]模擬主巷道1與三條模擬側(cè)巷道2、3、4，均由厚度為0.010?0.03111的有機(jī)玻璃搭配鋼筋骨架制成。
[0064]位于模擬主巷道1底部的有機(jī)玻璃可裝卸，方便對(duì)主巷道內(nèi)各裝置進(jìn)行調(diào)整。
[0065]模擬主巷道1與三條模擬側(cè)巷道2、3、4的外形輪廓均為長(zhǎng)方體。其中，
[0066]模擬主巷道1長(zhǎng)為100，寬為1.加，高為0.鈿；采空區(qū)26占據(jù)模擬主巷道0.50的寬度；
[0067]模擬側(cè)巷道2、3、4的長(zhǎng)、寬、高分別相等，其長(zhǎng)為1?2%寬為0.5%高為0.細(xì)。
[0068]具體的，卷簾門(mén)13的寬度為0.5%風(fēng)門(mén)20的寬度為0.6111。
[0069]井下模擬設(shè)備，諸如仿真刮板輸送機(jī)7、仿真移動(dòng)式采煤機(jī)11和仿真液壓支架5，用于模擬井下的作業(yè)設(shè)備。其中，
[0070]仿真刮板輸送機(jī)7，設(shè)置在模擬主巷道1底部，且靠近各個(gè)模擬側(cè)巷道的一側(cè)，仿真刮板輸送機(jī)7的寬度為0.12?0.16111。
[0071]仿真移動(dòng)式采煤機(jī)11，設(shè)置在仿真刮板輸送機(jī)7上。仿真移動(dòng)式采煤機(jī)11的長(zhǎng)、寬、高分別為0.8111,0.2111,0.3%仿真移動(dòng)式采煤機(jī)11的搖臂能夠上下轉(zhuǎn)動(dòng)，其中機(jī)身長(zhǎng)0.細(xì)，單側(cè)搖臂加滾筒長(zhǎng)0.2111,并且能夠在刮板輸送機(jī)7上進(jìn)行水平移動(dòng)。
[0072]仿真液壓支架5的寬度為0.2?0.5%數(shù)量為10?40個(gè)，且沿模擬主巷道1的長(zhǎng)度方向依次排列；各仿真液壓支架5均位于模擬主巷道1長(zhǎng)度方向上的中部位置。
[0073]以上井下模擬設(shè)備的設(shè)置，使得能夠更準(zhǔn)確地模擬礦井工作面的實(shí)際情況。
[0074]模擬塵源，用于模擬礦井工作面粉塵產(chǎn)生狀況。在仿真移動(dòng)式采煤機(jī)11前后滾筒處、仿真液壓支架5移架工序處、仿真液壓支架5尾梁放煤口工序處、以及模擬主巷道1通往各個(gè)模擬側(cè)巷道2、3、4的轉(zhuǎn)載點(diǎn)工序處分別設(shè)置一個(gè)模擬塵源，諸如采煤機(jī)滾筒截割產(chǎn)塵裝置10、放煤口產(chǎn)塵裝置8、移架產(chǎn)塵裝置9和轉(zhuǎn)載點(diǎn)產(chǎn)塵裝置15。
[0075]各模擬塵源采用單獨(dú)工作方式、或協(xié)同工作方式。這些模擬塵源均可自動(dòng)或被動(dòng)地實(shí)現(xiàn)位置的移動(dòng)和變換。
[0076]具體的，采煤機(jī)滾筒截割產(chǎn)塵裝置10安裝在仿真移動(dòng)式采煤機(jī)11的前后滾筒上，可隨仿真移動(dòng)式采煤機(jī)11水平運(yùn)動(dòng)，隨仿真移動(dòng)式采煤機(jī)11上的可搖式滾筒實(shí)現(xiàn)垂直運(yùn)動(dòng)。
[0077]放煤口產(chǎn)塵裝置8安裝在某一個(gè)仿真液壓支架5后部的鋼絲12上，并可實(shí)現(xiàn)水平運(yùn)動(dòng)。
[0078]移架產(chǎn)塵裝置9安裝在某一個(gè)仿真液壓支架5頂梁的兩側(cè)，可通過(guò)人為裝卸安裝在不同仿真液壓支架5的兩側(cè)。
[0079]各模擬塵源可產(chǎn)生粉塵的粒徑范圍為I?100 μm，向模擬裝置內(nèi)產(chǎn)生粉塵的質(zhì)量流量范圍是O?10kg/h。每一處模擬塵源都設(shè)有一個(gè)揚(yáng)塵風(fēng)扇，其功率為100W、出風(fēng)量為70m3/mino
[0080]除塵風(fēng)機(jī)21有一臺(tái)或兩臺(tái)，并位于模擬巷道25的外部，用于模擬礦井工作面通風(fēng)除塵系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備。
[0081]模擬側(cè)巷道2、3、4中的某一條、或某兩條的進(jìn)/出風(fēng)口通過(guò)一個(gè)柔性風(fēng)筒轉(zhuǎn)換器19與除塵風(fēng)機(jī)21連接。
[0082]除塵風(fēng)機(jī)21，可以使得模擬巷道25中形成風(fēng)流，風(fēng)量范圍是O?980m3/min。
[0083]通過(guò)模擬側(cè)巷道2、3、4、除塵風(fēng)機(jī)21和卷簾門(mén)13的有機(jī)配合，可以實(shí)現(xiàn)W型、或U型、“兩進(jìn)一出”、“一進(jìn)兩出”、“一進(jìn)一出”的通風(fēng)方式。
[0084]此外，除塵風(fēng)機(jī)21還配置有無(wú)極變頻器16。
[0085]無(wú)極變頻器16，用于改變除塵風(fēng)機(jī)21的轉(zhuǎn)速，控制除塵風(fēng)機(jī)21單位時(shí)間內(nèi)的抽風(fēng)量，使得模擬巷道25內(nèi)產(chǎn)生不同的風(fēng)速，從而可以測(cè)定不同風(fēng)速條件下各參數(shù)值。
[0086]噴霧供水設(shè)備，包括儲(chǔ)水箱17、高壓泵18、噴霧管路14和噴嘴6。
[0087]高壓泵18，作為加壓裝置，用于對(duì)儲(chǔ)水箱17中的水進(jìn)行加壓。
[0088]噴霧管路14，用于將加壓后的水輸送到噴嘴6處形成霧滴場(chǎng)。
[0089]噴嘴6，設(shè)置在仿真液壓支架5前部的頂梁下部和后部的尾梁下部，成對(duì)出現(xiàn)，并在模擬主巷道I的長(zhǎng)度方向上以一定間隔布置。
[0090]具體的，噴嘴6的安裝高度分別為0.38m和0.16m，距離模擬主巷道I靠近各個(gè)模擬側(cè)巷道的一側(cè)為0.1m和0.7m，成對(duì)出現(xiàn)。
[0091]第一對(duì)噴嘴距離模擬主巷道I前壁面1.2m，不同對(duì)噴嘴間隔為2m，共安設(shè)10個(gè)噴嘴。
[0092]噴嘴6可以通過(guò)人為裝卸實(shí)現(xiàn)水平和垂直移動(dòng)，從而改變噴霧場(chǎng)的位置，使實(shí)驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)更加全面。
[0093]在與模擬巷道25相距3?4m的位置設(shè)置高壓泵18，能夠?yàn)閲婌F提供O?38Mpa的壓力。相距l(xiāng)m-2m的同側(cè)位置設(shè)置長(zhǎng)方體的儲(chǔ)水箱17，儲(chǔ)存水量為O?6m3。
[0094]本實(shí)用新型可按照實(shí)驗(yàn)要求控制和改變噴嘴6數(shù)量和布置方式，來(lái)測(cè)定噴嘴個(gè)數(shù)和布置方式對(duì)降塵效率的影響。另外，本實(shí)用新型還可以測(cè)定不同水壓下的降塵效果，為實(shí)現(xiàn)最佳噴霧效果優(yōu)選不同大小水壓做技術(shù)支持。
[0095]風(fēng)速傳感器23和粉塵濃度傳感器24，以一定的間隔設(shè)置在模擬主巷道I的各斷面上，用于監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)風(fēng)流及粉塵濃度。
[0096]具體的，風(fēng)速傳感器23的數(shù)量為11個(gè)。
[0097]其中3個(gè)風(fēng)速傳感器設(shè)置在三條模擬側(cè)巷道進(jìn)入模擬主巷道的斷面中心位置，高度為0.2m ；
[0098]其余8個(gè)風(fēng)速傳感器分成四對(duì)，第一對(duì)距離模擬主巷道前壁面1.5m ;
[0099]第二對(duì)、第三對(duì)和第四對(duì)依次由模擬主巷道1前壁面向后方設(shè)置，且第二對(duì)、第三對(duì)和第四對(duì)與第一對(duì)保持間隔依次為2.66111,2^2.66111,3^2.66111 ；
[0100]每對(duì)風(fēng)速傳感器中的兩個(gè)與模擬主巷道靠近各模擬側(cè)巷道的一側(cè)距離分別為0.28111和0.820，高度均為0.20。利用風(fēng)速傳感器23，能夠?yàn)闅廨d粉塵運(yùn)移規(guī)律的總結(jié)提供依據(jù)。
[0101]具體的，粉塵濃度傳感器24的數(shù)量為6個(gè)，高度均為0.16111。
[0102]其中1個(gè)粉塵濃度傳感器24距離模擬主巷道前壁面0.2%距離模擬主巷道靠近各模擬側(cè)巷道的一側(cè)為0.40(相當(dāng)于現(xiàn)場(chǎng)的人行道呼吸帶高度位置)；
[0103]其余5個(gè)粉塵濃度傳感器24均設(shè)置在第1個(gè)粉塵濃度傳感器正后方，任意相鄰兩個(gè)粉塵濃度傳感器24的間隔20。利用粉塵濃度傳感器24，為氣載粉塵運(yùn)移規(guī)律的確定提供支持。
[0104]另外，在模擬主巷道1的下部連接有若干根單體液壓支柱22。本實(shí)用新型中，單體液壓支柱22采用三根，分別位于模擬主巷道1的前部、中部和后部的正下方，其長(zhǎng)度可調(diào)下。
[0105]通過(guò)調(diào)節(jié)各單體液壓支柱22的長(zhǎng)度，使得模擬主巷道1與水平面形成的夾角0范圍為日[-60°，60?！?，可實(shí)現(xiàn)不同煤層傾角，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)不同煤層傾角的上行通風(fēng)和下行通風(fēng)。此種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠更準(zhǔn)確地模擬礦井工作面的實(shí)際情況，得出的數(shù)據(jù)更具有說(shuō)服性。
[0106]本實(shí)用新型中礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)方案，具體包括:
[0107]1、調(diào)節(jié)單體液壓支柱22的高度，確定通風(fēng)方式并連接好除塵風(fēng)機(jī)21，調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)27和卷簾門(mén)13。啟動(dòng)除塵風(fēng)機(jī)21，通過(guò)無(wú)級(jí)變頻器16調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)參數(shù)，測(cè)定礦井工作面的風(fēng)流分布和漏風(fēng)量情況。
[0108]通過(guò)無(wú)極變頻器16調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機(jī)21轉(zhuǎn)速，在模擬巷道25內(nèi)形成速度穩(wěn)定的風(fēng)流場(chǎng)，通過(guò)調(diào)節(jié)三根單體液壓支架22實(shí)現(xiàn)不同角度的煤層傾角，通過(guò)配合使用除塵風(fēng)機(jī)21、卷簾門(mén)13和模擬側(cè)巷道2、3、4實(shí)現(xiàn)不同的通風(fēng)方式，通過(guò)開(kāi)啟和閉合風(fēng)門(mén)27實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)，使用安裝在模擬主巷道1不同位置的風(fēng)速傳感器23采集風(fēng)流信息，確定不同通風(fēng)條件下礦井工作面的風(fēng)流分布以及采空區(qū)漏風(fēng)規(guī)律。
[0109]2、固定好各模擬塵源的位置和相對(duì)位置，按照實(shí)驗(yàn)要求選擇通風(fēng)方式，待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，開(kāi)啟模擬塵源中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)測(cè)定不同通風(fēng)條件下、不同產(chǎn)塵位置下的單一塵源或多塵源的粉塵運(yùn)移、分布規(guī)律。
[0110]通過(guò)方法1實(shí)現(xiàn)不同的通風(fēng)方式，單獨(dú)或者組合性地開(kāi)啟某一個(gè)或者某幾個(gè)模擬塵源，產(chǎn)生定量不同粒徑范圍的粉塵，在風(fēng)流的作用下形成粉塵場(chǎng)，使用安裝在模擬主巷道1內(nèi)不同位置的風(fēng)速傳感器23和粉塵濃度傳感器24采集風(fēng)流和粉塵濃度信息，從而確定單一塵源或多塵源粉塵運(yùn)移和分布規(guī)律。
[0111]3、固定好模擬塵源的位置和相對(duì)位置，按照實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行通風(fēng)，待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，開(kāi)啟模擬塵源中的一個(gè)或多個(gè)，同時(shí)開(kāi)啟一定數(shù)量的噴嘴6產(chǎn)生噴霧場(chǎng)，調(diào)節(jié)高壓泵17提供不同壓力的噴霧場(chǎng)，測(cè)定不同通風(fēng)方條件下、不同模擬塵源、不同噴嘴數(shù)量、不同噴霧壓力下的噴霧降塵效率以及風(fēng)-塵-霧運(yùn)移、耦合、沉降規(guī)律。
[0112]通過(guò)除塵風(fēng)機(jī)21提供相應(yīng)風(fēng)速與壓力的風(fēng)流經(jīng)產(chǎn)塵裝置，攜帶一定量粉塵在模擬主巷道1中流動(dòng)，與此同時(shí)，通過(guò)高壓泵18將儲(chǔ)水箱17中的水增至一定壓力后由模擬主巷道1內(nèi)的噴嘴6噴出以形成霧滴場(chǎng)，霧滴與粉塵在管道中部發(fā)生耦合沉降，風(fēng)速傳感器23和粉塵濃度傳感器24采集模擬主巷道1中不同噴霧壓力下的相關(guān)數(shù)據(jù)，最后含塵風(fēng)流從出風(fēng)口進(jìn)入除塵風(fēng)機(jī)21，與霧滴結(jié)合而沉降在模擬主巷道1中的粉塵可通過(guò)調(diào)節(jié)單體液壓支柱22高度使其隨水流出，通過(guò)分析測(cè)得的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而得到不同風(fēng)流條件下，不同噴霧壓力下以的風(fēng)-塵-霧運(yùn)移、耦合、沉降規(guī)律，為科學(xué)合理的優(yōu)化噴嘴、調(diào)整噴霧水壓、控制風(fēng)速實(shí)現(xiàn)最佳噴霧效果和檢測(cè)噴霧設(shè)備的降塵效果提供可靠的技術(shù)支持。
[0113]整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程為不同通風(fēng)方式下、不同煤層傾角下的礦井工作面科學(xué)合理地布置通風(fēng)除塵系統(tǒng)和降塵捕塵設(shè)備、優(yōu)化噴嘴、調(diào)整噴霧水壓、控制風(fēng)速實(shí)現(xiàn)最佳噴霧效果和研發(fā)噴霧設(shè)備、檢測(cè)噴霧設(shè)備的降塵效果提供可靠的技術(shù)支持。
[0114]當(dāng)然，以上說(shuō)明僅僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，本實(shí)用新型并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說(shuō)明書(shū)的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說(shuō)明書(shū)的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本實(shí)用新型的保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，包括模擬巷道、井下模擬設(shè)備、模擬塵源、除塵風(fēng)機(jī)、噴霧供水設(shè)備、風(fēng)速傳感器和粉塵濃度傳感器； 模擬巷道，包括一條模擬主巷道和三條模擬側(cè)巷道，即一條第一模擬側(cè)巷道、一條第二模擬側(cè)巷道和一條第三模擬側(cè)巷道；其中， 第一模擬側(cè)巷道、第二模擬側(cè)巷道和第三模擬側(cè)巷道分別位于模擬主巷道同側(cè)的前部、中部和后部位置，且均垂直于模擬主巷道； 第一模擬側(cè)巷道與模擬主巷道之間連通，第二模擬側(cè)巷道與模擬主巷道之間設(shè)置卷簾門(mén)，第三模擬側(cè)巷道與模擬主巷道之間連通； 在模擬主巷道內(nèi)部正對(duì)第一模擬側(cè)巷道進(jìn)/出風(fēng)口處、以及正對(duì)第三模擬側(cè)巷道進(jìn)/出風(fēng)口處分別設(shè)置一個(gè)通往采空區(qū)的風(fēng)門(mén)； 除塵風(fēng)機(jī)，有一臺(tái)或兩臺(tái)，并位于模擬巷道的外部； 三條模擬側(cè)巷道中的某一條、或某兩條的進(jìn)/出風(fēng)口與除塵風(fēng)機(jī)連接； 風(fēng)速傳感器和粉塵濃度傳感器，設(shè)置在模擬主巷道的各斷面上； 在模擬主巷道的下部連接有若干根單體液壓支柱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，井下模擬設(shè)備，包括仿真刮板輸送機(jī)、仿真移動(dòng)式采煤機(jī)和仿真液壓支架；其中， 仿真刮板輸送機(jī)，設(shè)置在模擬主巷道底部，且靠近各個(gè)模擬側(cè)巷道的一側(cè)； 仿真移動(dòng)式采煤機(jī)，設(shè)置在仿真刮板輸送機(jī)上； 仿真液壓支架，有多個(gè)，并沿模擬主巷道的長(zhǎng)度方向依次排列；各仿真液壓支架均位于模擬主巷道長(zhǎng)度方向上的中部位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于， 仿真刮板輸送機(jī)的寬度為0.12?0.16m ； 仿真移動(dòng)式采煤機(jī)的長(zhǎng)、寬、高分別為0.8m,0.2m,0.3m，仿真移動(dòng)式采煤機(jī)的搖臂能夠上下轉(zhuǎn)動(dòng)，其中機(jī)身長(zhǎng)0.4m，單側(cè)搖臂加滾筒長(zhǎng)0.2m,且能在刮板輸送機(jī)上進(jìn)行水平移動(dòng)；仿真液壓支架的寬度為0.2?0.5m，數(shù)量為10?40個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于， 模擬塵源，有多個(gè)； 模擬塵源，分別設(shè)置在仿真移動(dòng)式采煤機(jī)前后滾筒處、仿真液壓支架移架工序處、仿真液壓支架尾梁放煤口工序處、以及模擬主巷道通往各個(gè)模擬側(cè)巷道的轉(zhuǎn)載點(diǎn)工序處； 各模擬塵源采用單獨(dú)工作方式、或協(xié)同工作方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，噴霧供水設(shè)備，包括儲(chǔ)水箱、加壓裝置、噴霧管路和噴嘴；其中， 加壓裝置，用于對(duì)儲(chǔ)水箱中的水進(jìn)行加壓； 噴霧管路，用于將加壓后的水輸送到噴嘴處； 噴嘴，設(shè)置在仿真液壓支架前部的頂梁下部和后部的尾梁下部，且成對(duì)出現(xiàn)，在模擬主巷道的長(zhǎng)度方向上以一定間隔布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于， 儲(chǔ)水箱內(nèi)部?jī)?chǔ)存水量為0?6m3; 加壓裝置提供的壓力范圍是0?38Mpa ； 噴嘴在頂梁上部與尾梁下部的高度分別為0.38m和0.16m，距離模擬主巷道靠近各個(gè)模擬側(cè)巷道的一側(cè)為0.lm和0.7m，成對(duì)出現(xiàn)； 第一對(duì)噴嘴距離模擬主巷道前壁面1.2m，不同對(duì)噴嘴間隔為2m，共安設(shè)10個(gè)噴嘴；噴嘴采用手動(dòng)方式裝卸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于， 模擬主巷道與三條模擬側(cè)巷道，均由厚度為0.01m?0.03m的有機(jī)玻璃搭配鋼筋骨架制成； 位于模擬主巷道底部的有機(jī)玻璃可裝卸； 模擬主巷道與三條模擬側(cè)巷道的外形輪廓均為長(zhǎng)方體；其中， 模擬主巷道的長(zhǎng)為10m，寬為1.lm,高為0.4m，采空區(qū)占據(jù)模擬主巷道0.5m的寬度；三條模擬側(cè)巷道的長(zhǎng)、寬、高分別相等，且長(zhǎng)為1?2m，寬為0.5m，高為0.4m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，除塵風(fēng)機(jī)，配置有無(wú)極變頻器，通過(guò)無(wú)極變頻器改變除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，單體液壓支柱，為長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)式液壓支柱；通過(guò)調(diào)節(jié)各單體液壓支柱的長(zhǎng)度，使得模擬主巷道與水平面形成的夾角α范圍為:a e [-60°，60° ]。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井工作面仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于， 風(fēng)速傳感器的數(shù)量為11個(gè)； 其中3個(gè)風(fēng)速傳感器分別設(shè)置在三條模擬側(cè)巷道進(jìn)入模擬主巷道的斷面中心位置，安裝高度為0.2m ； 另外8個(gè)風(fēng)速傳感器分成四對(duì)，第一對(duì)距離模擬主巷道前壁面1.5m ;第二對(duì)、第三對(duì)和第四對(duì)依次由模擬主巷道前壁面向后方設(shè)置，且第二對(duì)、第三對(duì)和第四對(duì)分別與第一對(duì)保持間隔為2.66m、2X2.66m、3X2.66m ;每對(duì)風(fēng)速傳感器中的兩個(gè)與模擬主巷道靠近各模擬側(cè)巷道的一側(cè)分別相距0.28m和0.82m ;安裝高度均為0.2m ； 粉塵濃度傳感器的數(shù)量為6個(gè)，安裝高度均為0.16m ； 其中1個(gè)粉塵濃度傳感器距離模擬主巷道前壁面0.2m，與模擬主巷道靠近各模擬側(cè)巷道的一側(cè)相距0.4m ; 另外5個(gè)粉塵濃度傳感器，依次設(shè)置在第1個(gè)粉塵濃度傳感器正后方，任意相鄰兩個(gè)粉塵濃度傳感器的間隔為2m。
【文檔編號(hào)】G01M99/00GK204202895SQ201420666334
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】聶文, 程衛(wèi)民, 周剛, 崔向飛, 張琦, 馬有營(yíng), 薛嬌, 白若男 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)