[發(fā)明專利]一種模擬煤礦掘進巷道瓦斯運移規(guī)律的方法以及實驗系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110095250.4
• 申請日: 2011-04-15
• 公開（公告）號: CN102733843A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設計）人: 王淑芳;趙林惠;張建成;李一男
• 申請（專利權）人: 北京聯(lián)合大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00
• 代理公司: 北京馳納智財知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 謝亮;趙德蘭

1.一種模擬煤礦掘進巷道瓦斯運移規(guī)律的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）設定工況：通過溫度濕度調(diào)節(jié)裝置設定實驗要求的溫濕度；通過調(diào)節(jié)壓力控制瓦斯涌出源中儲存瓦斯的涌出速度及流量，確定合適的實驗工況；

（2）定性觀察：先不啟動通風裝置，觀察氣體運移過程與規(guī)律；觀察完畢后啟動通風裝置，同時選擇一種出風口并給定風速，使瓦斯氣體開始運動，通過啟動高速攝錄像機，全程記錄氣體在巷道內(nèi)的運移過程，并通過監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)監(jiān)測、采集以及處理；

（3）定量分析：安裝瓦斯和風速傳感并進行數(shù)據(jù)采集；調(diào)節(jié)瓦斯涌出源的壓力閥，給定瓦斯掘進迎頭瓦斯涌出和巷道壁瓦斯涌出的初速度，先不啟動通風裝置，在考慮了壁面和拱頂相對粗糙度的模擬巷道中實時測量各點瓦斯?jié)舛确植记闆r，記錄瓦斯自動運移規(guī)律；然后啟動通風裝置，并選擇一種出風口并給定風速，使瓦斯氣體開始運動；通過數(shù)據(jù)采集裝置將采集到的數(shù)據(jù)進行存儲，處理和顯示，從而可以定量地展示出瓦斯在掘進巷道中的運移規(guī)律；在實驗完成后，要將瓦斯氣體排空。

2.根據(jù)權利要求1所述的模擬煤礦掘進巷道瓦斯運移規(guī)律的方法，其特征在于也可以在瓦斯罐中放置煤樣，煤樣在一定軸向和徑向壓力以及一定溫度的作用下釋放瓦斯氣體。

3.根據(jù)權利要求1所述的模擬煤礦掘進巷道瓦斯運移規(guī)律的方法，其特征在于在從所述瓦斯涌出源中釋放的氣體中加入彩色示蹤氣體。

4.根據(jù)權利要求1所述的模擬煤礦掘進巷道瓦斯運移規(guī)律的方法，其特征在于，通過使用多個操作孔從而在模擬巷道的壁面上多點安裝瓦斯傳感器和風速傳感器，其中瓦斯傳感器可分布在巷道頂部、中部以及巷道底部，風速傳感器根據(jù)需求放置在巷道壁中部，所述高速攝錄像機布置在巷道壁上的多功能操作孔中。

5.根據(jù)權利要求1所述的模擬煤礦掘進巷道瓦斯運移規(guī)律的方法，其特征在于，所述相對粗糙度的公式為：

，并且所述壁面相對粗糙度設定為0.0208，所述拱頂相對粗糙度設定為0.047；

一種模擬煤礦掘進巷道瓦斯運移規(guī)律的實驗系統(tǒng)，包括巷道模擬裝置、瓦斯涌出源裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、溫度濕度測試及調(diào)節(jié)裝置、通風裝置、上位監(jiān)控裝置；其特征在于，其中巷道模擬裝置是整個實驗系統(tǒng)的主體，瓦斯涌出源、數(shù)據(jù)采集裝置、溫度濕度測試及調(diào)節(jié)裝置通過多功能操作孔與巷道模擬裝置相連；通風裝置的風筒布置在巷道壁，通風裝置的風機和變頻器布置在巷道外；數(shù)據(jù)采集裝置采集到的信號通過數(shù)據(jù)采集板進入上位監(jiān)控裝置。

6.根據(jù)權利要求6所述的模擬煤礦掘進巷道瓦斯運移規(guī)律的實驗系統(tǒng)，其特征在于所述模擬巷道裝置由15mm具有內(nèi)表面相對粗糙度的氣密性玻璃鋼構成，包括拱形壁面和底部平面，二者通過螺絲固定，并用密封墊圈密封。

7.根據(jù)權利要求6所述的模擬煤礦掘進巷道瓦斯運移規(guī)律的實驗系統(tǒng)，其特征在于所述多功能操作孔在巷道模擬裝置的壁面上陣列分布，操作孔的尺寸以能放置需要的導線為依據(jù)，參考尺寸為直徑0.01m。

8.根據(jù)權利要求6所述的模擬煤礦掘進巷道瓦斯運移規(guī)律的實驗系統(tǒng)，其特征在于所述相對粗糙度的公式為：

，并且所述壁面相對粗糙度設定為0.0208，所述拱頂相對粗糙度設定為0.047。

9.根據(jù)權利要求6所述的模擬煤礦掘進巷道瓦斯運移規(guī)律的實驗系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集裝置包括瓦斯傳感器、風速傳感器以及圖像采集傳感器。

10.根據(jù)權利要求7所述的模擬煤礦掘進巷道瓦斯運移規(guī)律的實驗系統(tǒng)，其特征在于所述瓦斯傳感器采用光纖瓦斯傳感器，所述風速傳感器采用熱線，所述圖像采集裝置可以是高速攝影設備和照明設備；

其中瓦斯傳感器和風速傳感器通過多功能操作孔布置在巷道壁，并可根據(jù)需求進行多點配置。