[實用新型]煤礦采空區內低溫氮氣運移規律模擬實驗平臺

有效

• 申請號: 201921362476.4
• 申請日: 2019-08-21
• 公開（公告）號: CN210533924U
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 雷柏偉;張洋;李鶴松;李珂;茍寶洋;華明國
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00
• 代理公司: 青島錦佳專利代理事務所(普通合伙) 37283
• 代理人: 邵朋程

本實用新型公開了一種煤礦采空區內低溫氮氣運移規律模擬實驗平臺，包括模擬采空區、模擬采煤工作臺、模擬通風系統、注氮系統、加熱系統和溫度監控系統。本實用新型通過在實驗室搭建物理相似模型開展在不同情況下，研究低溫氮氣在采空區內的運移規律。能夠模擬不同采空區傾角、不同松散介質滲透率、不同通風環境、不同低溫氮氣注入位置和參數條件下低溫氮氣的運移規律以及熱置換區域大小變化。本實用新型可以解決當前由于沒有相應的模擬實驗平臺，導致低溫氮氣在采空區內的運移規律、熱置換效率以及熱置換盲區缺乏研究的問題，可以為現場施工最佳注入位置及低溫氮氣注入參數提供設計依據。

技術領域

本實用新型屬于煤礦采空區自燃治理研究的實驗裝置技術領域，尤其是涉及一種煤礦采空區內低溫氮氣運移規律模擬實驗平臺。

背景技術

我國煤礦煤炭自然發火事故十分嚴重，全國煤礦中有56％的礦井存在煤層自然發火危險，其中厚煤層開采自然發火更為嚴重。采空區自燃發生時，受制于煤礦工作面作業空間和監測手段的影響，當前還無法實現采空區深部高溫自燃點的準確探測。當前國內外主要使用的采空區自燃治理方法有：注水灌漿、惰性氣體、均壓防滅火、凝膠滅火、泡沫滅火等，以上技術對于治理煤自燃發揮了重要作用，但是由于采空區自燃點位置判定困難，除惰性氣體外的其它火區治理方法很難直接作用于發火區域。然而，惰性氣體由于良好的流動性和擴散性既容易作用于高溫發火區域也容易擴散流失，致使非連續注惰所產生的窒息作用對于遺煤自燃的治理作用有限，目前普遍使用低溫惰性氣體，其中低溫氮氣是當前經常使用的一種方法。但是，由于采空區內充滿垮落巖石，人員無法進行觀測，也沒有相應的模擬實驗平臺對其進行研究，所以，當前關于低溫氮氣在采空區內的運移規律、熱置換效率以及熱置換盲區缺乏研究，給煤礦采空區自燃治理帶來了一定困難。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型旨在提出一種煤礦采空區內低溫氮氣運移規律模擬實驗平臺，以解決當前由于沒有相應的模擬實驗平臺，導致低溫氮氣在采空區內的運移規律、熱置換效率以及熱置換盲區缺乏研究的問題。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

煤礦采空區內低溫氮氣運移規律模擬實驗平臺，包括模擬采空區、模擬采煤工作臺、模擬通風系統、溫度監控系統、加熱系統、注氮系統和角度調節機構；

其中，模擬采空區為一個由隔熱保溫板組裝而成的長方體結構，模擬采空區內填充鵝卵石作為松散填充介質，模擬采煤工作臺固接在模擬采空區的前側底部，模擬采煤工作臺為一個由隔熱保溫板組裝而成的長方體結構，并且模擬采煤工作臺與模擬采空區內部相通；模擬采空區與角度調節機構相連接，且角度調節機構用于調節模擬采空區的傾斜角度；

模擬通風系統包括進風管、回風管和一個風機，其中，風機采用離心風機，進風管和回風管分別插接在模擬采煤工作臺的前側面的兩端，進風管和回風管上安裝有閥門，回風管入口連接風機；注氮系統包括多根分別插接在模擬采空區不同位置處的注氮管；加熱系統包括一個電加熱板，電加熱板設置在模擬采空區底部中央；溫度監控系統包含若干溫度傳感器和一個數據采集卡，溫度傳感器通過導線連接至數據采集卡，數據采集卡通過數據線與計算機中的通訊軟件進行數據傳輸。

進一步地，模擬采煤工作臺與模擬采空區相接的位置采用連接孔板作為分隔，連接孔板為一塊布滿通孔的金屬板。

進一步地，加熱系統中還設置了輔助加熱裝置；輔助加熱裝置包括四根熱風管和四個電熱風槍；四根熱風管均布插接在模擬采空區的后側面上，每根熱風管上設有蝶閥且在每根熱風管附近安裝一個電熱風槍，電熱風槍的噴口對準熱風管入口。