[發明專利]一種用于研究無風掘進系統瓦斯阻隔機理的試驗臺

在審

• 申請號: 201810320259.2
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108318272A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 付明明;邊素素;王曉慧;張含笑;方璐綺
• 申請（專利權）人: 濱州學院
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

本發明涉及一種用于研究無風掘進系統瓦斯阻隔機理的試驗臺，該試驗臺具有長方體外殼體，其殼體腔道內有由濾袋和三道風門分割成的瓦斯源區、高濃度瓦斯抽采區、緩沖區、氮氣幕阻隔區、效果檢驗區等五個瓦斯濃度遞減的區域。其中在瓦斯源區布設三個瓦斯涌出口，高濃度瓦斯區安設瓦斯抽采管，氮氣幕阻隔區布置氮氣幕，其他區域分別安裝監測裝置。本發明通過檢測涌出量、抽采量等不同變量下的瓦斯濃度，研究氣體運移規律，分析無風掘進系統中風門硬阻擋?抽采動態調壓?氮氣幕軟阻隔三者聯動阻隔瓦斯的機理。

技術領域

本發明涉及實驗室試驗領域，具體涉及一種用于研究無風掘進系統瓦斯阻隔機理的試驗臺。

背景技術

煤炭在我國能源消費結構中所占比重較大，在煤礦生產過程中，伴隨著諸多災害事故，其中瓦斯災害事故占據較大比例，掘進過程中經常發生瓦斯超限及瓦斯爆炸等事故。

目前的防治理論與技術尚未完全根除瓦斯爆炸事故，瓦斯超限及爆炸現象時有發生，基于煤與瓦斯共采的新思路，創建了一種無風掘進系統。無風掘進是指在集中軌道巷內正常通風，在掘進巷內不通風的新型作業方式。此新型作業方式，將徹底消除掘進巷內需氧災害發生的必要條件，既可以杜絕掘進巷內瓦斯燃燒和爆炸等災害事故的發生，又可以使瓦斯不經風流稀釋，維持在較高濃度，實現潔凈資源的合理利用。

實現無風掘進的關鍵在于將瓦斯與氧氣有效阻隔，防止瓦斯與氧氣共存，為此搭建一種用于研究無風掘進系統瓦斯阻隔機理的試驗臺。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于研究無風掘進系統瓦斯阻隔機理的試驗臺，該試驗臺能夠實現多因素影響下氣體運移規律及阻隔機理的研究。

本發明的技術方案如下：

一種用于研究無風掘進系統瓦斯阻隔機理的試驗臺，其包括有由上、下、左、右、前、后6個壁面圍合成的長方體殼體，該殼體的前壁面上設有第一瓦斯入口，左、右壁面上分別設有位于前部的第二瓦斯入口和第三瓦斯入口，3個瓦斯入口分別通過連通管路連接瓦斯源且在連通管路上裝有流量控制裝置，該殼體的內腔道還依次設置有位于瓦斯入口后方的濾袋、第一道風門、第二道風門、氮氣幕和第三道風門，3道風門上均設置有開口，從而形成五個瓦斯濃度遞減區域，依次為瓦斯源區Ⅰ、高濃度瓦斯抽采區Ⅱ、緩沖區Ⅲ、氮氣幕阻隔區Ⅳ、Ⅴ和效果檢測區Ⅵ；還包括有抽采管，該抽采管的一端口處于高濃度瓦斯抽采區Ⅱ，另一端口連接變頻風機，通過氣幕射流卷吸的原理進行瓦斯抽采；高濃度瓦斯抽采區Ⅱ、緩沖區Ⅲ、氮氣幕阻隔區Ⅳ、Ⅴ和效果檢測區Ⅵ分別設有瓦斯傳感器，各瓦斯傳感器與數據處理設備實現數據連接以進行數據的收集；該試驗臺能夠通過風門硬阻擋-抽采動態調壓-氮氣幕軟阻隔三者聯動調節的方式來研究瓦斯阻隔機理。

上述的左、右兩個側壁面用來模擬掘進巷的兩個幫壁面，由高致密泡沫板和位于側壁面中部的透明有機玻璃組成；上、下兩個壁面分別用來模擬掘進巷的頂板和底板，由高致密泡沫板組成；前部的瓦斯涌出壁面和后部的邊界壁面由高致密泡沫板組成；濾袋采用纖維濾袋（纖維濾袋的常見應用如：布袋除塵器上的除塵布袋等），起到將瓦斯由點源到面源轉換的作用；風門可采用有機玻璃板或紙質硬板等，風門上的開口用來模擬膠帶口（在煤炭開采中，載有煤碳的傳送帶由膠帶口通過）；上述的氮氣幕結構包括有固定在殼體內腔道上壁面的三通鋼管，該三通鋼管的上端口通過軟管連接氮氣鋼瓶以將氮氣引入，左、右端口封閉，三通鋼管的底部沿軸向開設有長條縫隙以確保氮氣由該縫隙噴出形成與底板面垂直的氮氣幕，從而將瓦斯阻隔在氮氣幕之前的區域內。氮氣鋼瓶的氮氣出口位置可安裝減壓閥，用于顯示出口壓力、鋼瓶內部壓力。

瓦斯源連通管路上的流量控制裝置包括有閥門及玻璃轉子流量計，以控制瓦斯涌出量；變頻風機的出口設置風速儀來測定出口風速，變頻風機選擇變頻防爆風機以控制抽取速度。