[發明專利]一種綜采工作面火災煙氣運移仿真試驗系統及其工作方法

在審

• 申請號: 201910560571.3
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110261056A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 宋懷濤;姚浩偉;李森;魏曉鴿;吳則琪;秦恒潔;張單;馬瑞
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00;G01K13/02
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 喬玉萍

1.一種綜采工作面火災煙氣運移仿真試驗系統，包括模擬實驗主體平臺，其特征在于，所述模擬實驗主體平臺上方設有圖形監控組件，模擬實驗主體平臺內設有環境監控組件，模擬實驗主體平臺下部設有傾角調節組件，模擬實驗主體平臺分別與煙氣釋放調節組件和煙氣流動控制組件相連接；所述圖形監控組件、環境監控組件、煙氣釋放調節組件和煙氣流動控制組件均與上位機（31）相連接。

2.根據權利要求1所述的綜采工作面火災煙氣運移仿真試驗系統，其特征在于，所述模擬實驗主體平臺包括綜采工作面框架，綜采工作面框架內設有綜采工作面（13）和采空區（14），綜采工作面（13）內設有液壓支架模型，采空區（14）內部填充有松散石塊介質，綜采工作面框架上方設有圖形監控組件，綜采工作面框架與煙氣釋放調節組件相連通且綜采工作面框架的兩側分別與進風巷道（11）和回風巷道（12）相連通，進風巷道（11）和回風巷道（12）下部均設有傾角調節組件，所述傾角調節組件包括螺旋支座（43），螺旋支座（43）設置在進風巷道（11）和回風巷道（12）的下部，回風巷道（12）與煙氣流動控制組件相連通；所述綜采工作面（13）、采空區（14）、進風巷道（11）和回風巷道（12）內均設有環境監控組件。

3.根據權利要求2所述的綜采工作面火災煙氣運移仿真試驗系統，其特征在于，所述液壓支架模型平行設置在綜采工作面框架內；所述松散石塊介質包括三種不同粒徑的石塊介質且松散石塊介質沿綜采工作面縱深方向按照從稀疏到稠密至少四種配比方式進行鋪設。

4.根據權利要求3所述的綜采工作面火災煙氣運移仿真試驗系統，其特征在于，所述4種配比方式為4:1:1、3:2:1、2:3:1和1:1:4。

5.根據權利要求1或2所述的綜采工作面火災煙氣運移仿真試驗系統，其特征在于，所述圖形監控組件包括至少三組CCD攝像機（34）且三組CCD攝像機（34）分別與進風巷道（11）、回風巷道（12）和綜采工作面框架相配合；所述CCD攝像機（34）上方設有照明燈（35）且照明燈（35）和CCD攝像機（34）分別通過支架固定在立桿上，CCD攝像機（34）通過數據傳輸線（33）和圖像采集卡與上位機（31）相連接，上位機（31）通過數據傳輸線（33）與照明燈（35）相連接。

6.根據權利要求1或2所述的綜采工作面火災煙氣運移仿真試驗系統，其特征在于，所述煙氣釋放調節組件包括產煙箱（21），產煙箱（21）內設有發煙餅（22），產煙箱（21）與煙氣電加熱箱（23）相連通，煙氣電加熱箱（23）內設有煙氣電加熱板（24），煙氣電加熱箱（23）與煙氣調流管（26）相連通，煙氣調流管（26）上設有煙氣調節閥（25），煙氣調流管（26）通過若干組煙氣輸送管（27）分別與模擬實驗主體平臺內的綜采工作面框架和進風巷道（11）相連通，煙氣輸送管（27）上設有煙氣輸送管開關（28）；所述煙氣電加熱板（24）與上位機（31）相連接。

7.根據權利要求1或2所述的綜采工作面火災煙氣運移仿真試驗系統，其特征在于，所述煙氣流動控制組件包括小型抽風機（41），小型抽風機（41）通過煙氣回流管（42）與回風巷道（12）相連通；所述小型抽風機（41）通過數據傳輸線（33）與上位機（31）相連接。

8.根據權利要求1或2所述的綜采工作面火災煙氣運移仿真試驗系統，其特征在于，所述環境監控組件包括煙氣溫度傳感器（36）和煙氣濃度傳感器（37），煙氣溫度傳感器（36）和煙氣濃度傳感器（37）均通過數據傳輸線（33）與煙氣濃度溫度數據采集卡（32）相連接，煙氣濃度溫度數據采集卡（32）與上位機（31）相連接。

9.根據權利要求2所述的綜采工作面火災煙氣運移仿真試驗系統，其特征在于，所述模擬實驗主體平臺整體呈封閉盒裝置結構且綜采工作面框架為透明耐高溫有機玻璃盒。

10.一種綜采工作面火災煙氣運移仿真試驗系統的工作方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，首先打開進風巷道內的閥門，工作人員調整綜采工作面框架下部的螺旋支座（43）高度；

S2，接通電源，通過上位機（31）依次打開小型抽風機（41）、CCD攝像機（34）、煙氣濃度溫度數據采集卡（32）、煙氣電加熱板（24）和照明燈（35）；并通過上位機（31）控制小型抽風機（41）達到初始風速、煙氣電加熱板（24）達到初始加熱溫度、照明燈（35）達到初始照明亮度，同時手動調節CCD攝像機（34）的攝像角度；

S3，當進風巷道（11）、綜采工作面（13）以及回風巷道（12）內風流穩定后，手動打開煙氣調節閥（25）閥門和煙氣輸送管開關（28），在小型抽風機（41）負壓的作用下，煙氣將自動流入到綜采工作面框架內；

S4，由煙氣濃度溫度數據采集卡（32）將綜采工作面內煙氣溫度傳感器（36）和煙氣濃度傳感器（37）分別實時采集的煙氣溫度、煙氣濃度數據傳輸到上位機（31），上位機（31）將煙氣溫度和煙氣濃度隨時間變化的數據以曲線圖的方式在顯示屏上顯示；

S5，通過上位機（31）調節小型抽風機（41）的抽風速度、手動調節螺旋支座（43）調整綜采工作面（13）傾角、手動打開不同位置處的煙氣輸送管開關（28），重復步驟S3~S4，得出不同實驗條件下綜采工作面火災煙氣運移規律；

S6，根據煙氣濃度溫度數據采集卡（32）所采集的溫度場數據和濃度場數據，根據差值的方法對溫度和濃度數據進行差值處理，利用Matlab軟件繪制模擬綜采工作面火災煙氣溫度場演化規律、煙氣濃度場演化規律。