[實用新型]采空區聯動控制模擬裝置

有效

• 申請號: 201820683772.3
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN208206966U
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 陳興;韓學鋒;余明高;李品;馬智會;騰飛
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01D21/02
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

采空區聯動控制模擬裝置，包括供氣系統、抽氣系統、采空區模擬箱和氮氣注入系統、采樣監測系統和控制系統；采空區模擬箱包括箱體，箱體內設置有由外向內單向透氣的氣體滲透膜，箱體內壁與氣體滲透膜外壁之間形成氣體混合腔，供氣系統與氣體混合腔連通，抽氣系統、氮氣注入系統和采樣監測系統分別與氣體滲透膜內部連通，控制系統通過數據控制線分別與供氣系統、抽氣系統、氮氣注入系統和采樣監測系統連接。本實用新型便于操作和測試，盡量使采空區內各種工況都通過該裝置模擬出來，每一個工況點都由裝置的氣相色譜儀測出氣體濃度，數據傳輸至控制系統來判斷是否開啟氮氣注入系統，根據模擬實驗得出數據在實際煤自燃采空區防治中提出有益借鑒。

技術領域

本實用新型屬于煤礦開采模擬試驗技術領域，尤其涉及一種采空區聯動控制模擬裝置。

背景技術

煤炭自燃是我國煤礦的主要災害之一，而煤自燃主要發生在采空區，所以對于防治采空區煤自燃有大量的學者在研究。井下采空區面積較大，內部情況的各種參數不易測量。對于采空區各種情況氣體濃度和溫度沒有事先做全面的研究，準備各種情況下的應急預案。在采空區自然發火時，往往需要在觀測采空區之后，再去制定相應的實施措施，嚴重影響了應急工作的展開。因此，亟需在實驗室中對采空區內部環境進行模擬得出實驗數據制定參考措施以供實際采空區煤自燃防治時借鑒。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有技術中的不足之處，提供一種采空區聯動控制模擬裝置；該裝置可實時測量、及時反饋、聯動注氮達到對采空區主動防滅火的效果。

為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：采空區聯動控制模擬裝置，包括供氣系統、抽氣系統、采空區模擬箱和氮氣注入系統、采樣監測系統和控制系統；采空區模擬箱包括箱體，箱體內設置有由外向內單向透氣的氣體滲透膜，箱體內壁與氣體滲透膜外壁之間形成氣體混合腔，供氣系統與氣體混合腔連通，抽氣系統、氮氣注入系統和采樣監測系統分別與氣體滲透膜內部連通，控制系統通過數據控制線分別與供氣系統、抽氣系統、氮氣注入系統和采樣監測系統連接。

供氣系統包括甲烷氣瓶、CO氣瓶和空氣氣瓶，甲烷氣瓶、CO氣瓶和空氣氣瓶分別通過一條供氣管與氣體混合腔連通，每條供氣管上均設置有第一電磁閥和第一氣體流量計，甲烷氣瓶、CO氣瓶和空氣氣瓶的第一電磁閥分別通過所述的數據控制線與控制系統連接。

抽氣系統包括抽風機，抽風機通過抽氣管與氣體滲透膜內部連通，抽氣管上設置有第二氣體流量計，抽風機通過所述的數據控制線與控制系統連接。

氮氣注入系統包括氮氣瓶，氮氣瓶通過注氮管與氣體滲透膜內部連通，注氮管上設置有第二電磁閥和第三氣體流量計，氮氣瓶的第二電磁閥通過所述的數據控制線與控制系統連接。

采樣監測系統包括氣相色譜儀、溫度控制儀、溫度傳感器、加熱器和壓力傳感器，氣相色譜儀通過采樣管與氣體滲透膜內部連接，溫度傳感器、加熱器和壓力傳感器均設置在氣體滲透膜內部，溫度控制儀通過信號線分別與溫度傳感器和加熱器連接，氣相色譜儀、壓力傳感器和溫度控制儀分別通過所述的數據控制線與控制系統連接。

控制系統包括計算機和顯示器。

采用上述技術方案，氣體滲透膜內的空間模擬煤礦井下的采空區，采空區內的氣體由抽風機抽出，使采空區成負壓狀態且保持恒壓。

供氣系統的甲烷、CO和空氣三者按比例混合注入到氣體混合腔，可以根據甲烷氣瓶、CO氣瓶和空氣氣瓶的第一電磁閥及第一氣體流量計調節各氣體混合的比例。甲烷、CO和空氣在氣體混合腔混合后，通過氣體滲透膜到達采空區，采空區內壓力逐漸恢復。所述采空區的抽氣孔與氣相色譜儀相連，且抽氣孔抽取采空區的氣體為定時抽取。

采空區內的溫度傳感器和加熱器與溫度控制儀相連。其中溫度控制儀控制加熱器，可以改變采空區的溫度；溫度傳感器監測采空區內部的溫度。