易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃模擬實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括U形工作面采煤系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯系統(tǒng)、抽采系統(tǒng)、數(shù)據(jù)測(cè)試采集系統(tǒng)。U形工作面采煤系統(tǒng)包括進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道、工作面、采空區(qū)。通風(fēng)系統(tǒng)包括抽出式通風(fēng)機(jī)及其附件。瓦斯系統(tǒng)包括瓦斯瓶、閥門、壓力表、瓦斯供給管路。抽采系統(tǒng)包括瓦斯抽放泵、瓦斯抽放管道、閥門、流量計(jì)、負(fù)壓傳感器。數(shù)據(jù)測(cè)試采集系統(tǒng)包括風(fēng)速傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、溫度傳感器、co傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、工控機(jī)等。可以真實(shí)模擬易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃之間的關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯抽放與煤炭自燃的同時(shí)測(cè)試。
【專利說(shuō)明】易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃模擬實(shí)驗(yàn)裝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤礦開(kāi)采技術(shù)，尤其涉及一種易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃模擬實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井瓦斯是煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，從煤、巖內(nèi)涌出的各種氣體的總稱。近年來(lái)，隨著采深的增加，高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井越來(lái)越多，瓦斯事故不斷。目前，對(duì)瓦斯治理采取的主要措施就是瓦斯抽放，其中就包括采空區(qū)瓦斯抽放，但有些煤礦在進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽放治理上隅角瓦斯超限問(wèn)題的同時(shí)伴有煤炭自燃的危險(xiǎn)。如果瓦斯抽放負(fù)壓過(guò)大，采空區(qū)內(nèi)的漏風(fēng)就會(huì)增加，會(huì)增加煤炭自燃的危險(xiǎn)。如果瓦斯抽放負(fù)壓過(guò)小，采空區(qū)內(nèi)漏風(fēng)就會(huì)減小，煤炭自燃的危險(xiǎn)也會(huì)減小，但采空區(qū)內(nèi)涌出到上隅角的瓦斯就會(huì)增多，造成瓦斯超限報(bào)警影響生產(chǎn)和煤礦安全。因此，找到合適的瓦斯抽放與煤炭自燃之間的關(guān)系對(duì)于控制上隅角瓦斯超限和煤炭自燃至關(guān)重要。現(xiàn)在，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題多用數(shù)值模擬的手段進(jìn)行研究，但由于數(shù)值模擬往往要忽略很多因素才能做出，與實(shí)際情況偏差較大，對(duì)于實(shí)際指導(dǎo)價(jià)值有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃模擬實(shí)驗(yàn)裝置，可以真實(shí)模擬易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃之間的關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯抽放與煤炭自燃的同時(shí)測(cè)試，為實(shí)際煤礦制定瓦斯抽放措施和預(yù)防煤炭自燃措施提供依據(jù)，防止煤炭自燃和瓦斯超限問(wèn)題的發(fā)生。
[0004]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明的易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括U形工作面采煤系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯系統(tǒng)、抽采系統(tǒng)、數(shù)據(jù)測(cè)試采集系統(tǒng)；
[0006]所述U形工作面采煤系統(tǒng)包括進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道、工作面、采空區(qū)；
[0007]所述通風(fēng)系統(tǒng)包括設(shè)于所述回風(fēng)巷道出口處的抽出式通風(fēng)機(jī)及其附件；
[0008]所述瓦斯系統(tǒng)包括瓦斯瓶、閥門、壓力表、瓦斯供給管路；
[0009]所述抽采系統(tǒng)包括瓦斯抽放泵、瓦斯抽放管道、閥門、流量計(jì)、負(fù)壓傳感器；
[0010]所述瓦斯供給管路的出口和所述瓦斯抽放管道的進(jìn)口分別伸入到所述采空區(qū)內(nèi)；
[0011]所述數(shù)據(jù)測(cè)試采集系統(tǒng)包括設(shè)于所述進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道和工作面的風(fēng)速傳感器，還包括設(shè)于所述采空區(qū)的瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌囟葌鞲衅骱虲O傳感器；
[0012]所述風(fēng)速傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、溫度傳感器、CO傳感器分別通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊與工控機(jī)連接。
[0013]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃模擬實(shí)驗(yàn)裝置，由于包括U形工作面采煤系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯系統(tǒng)、抽采系統(tǒng)、數(shù)據(jù)測(cè)試采集系統(tǒng)，可以真實(shí)模擬易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃之間的關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯抽放與煤炭自燃的同時(shí)測(cè)試，為實(shí)際煤礦制定瓦斯抽放措施和預(yù)防煤炭自燃措施提供依據(jù)，防止煤炭自燃和瓦斯超限問(wèn)題的發(fā)生。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃模擬實(shí)驗(yàn)裝置的平面布置示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中瓦斯系統(tǒng)的布置示意圖。
[0016]圖中:1、抽出式通風(fēng)機(jī)，2、閥門，3、瓦斯抽放泵，4、流量計(jì)，5、瓦斯抽放管道，6、負(fù)壓傳感器，7、瓦斯進(jìn)氣口，8、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳎?、溫度傳感器，10、co傳感器，11、數(shù)據(jù)采集模塊，12、工控機(jī)，13、風(fēng)速傳感器，14、壓力表及減壓閥，15、瓦斯瓶。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0018]本發(fā)明的易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0019]包括U形工作面采煤系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯系統(tǒng)、抽采系統(tǒng)、數(shù)據(jù)測(cè)試采集系統(tǒng)；
[0020]所述U形工作面采煤系統(tǒng)包括進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道、工作面、采空區(qū)；
[0021]所述通風(fēng)系統(tǒng)包括設(shè)于所述回風(fēng)巷道出口處的抽出式通風(fēng)機(jī)及其附件；
[0022]所述瓦斯系統(tǒng)包括瓦斯瓶、閥門、壓力表、瓦斯供給管路；
[0023]所述抽采系統(tǒng)包括瓦斯抽放泵、瓦斯抽放管道、閥門、流量計(jì)、負(fù)壓傳感器；
[0024]所述瓦斯供給管路的出口和所述瓦斯抽放管道的進(jìn)口分別伸入到所述采空區(qū)內(nèi)；
[0025]所述數(shù)據(jù)測(cè)試采集系統(tǒng)包括設(shè)于所述進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道和工作面的風(fēng)速傳感器，還包括設(shè)于所述采空區(qū)的瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、溫度傳感器和CO傳感器；
[0026]所述風(fēng)速傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳌囟葌鞲衅?、CO傳感器分別通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊與工控機(jī)連接。
[0027]所述回風(fēng)巷道和工作面也分別設(shè)有瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、溫度傳感器和CO傳感器。
[0028]所述工作面和采空區(qū)之間用帆布隔開(kāi)，同時(shí)帆布上布置多個(gè)微孔。
[0029]述帆布上的微孔不均勻分布，帆布兩端對(duì)應(yīng)進(jìn)風(fēng)巷道和回風(fēng)巷道的部位的微孔布置數(shù)量多于帆布中部的微孔布置數(shù)量。
[0030]所述工作面設(shè)有報(bào)警器。
[0031]本發(fā)明可以模擬測(cè)試采空區(qū)瓦斯抽放時(shí)與煤炭自燃之間的耦合效應(yīng)，為對(duì)實(shí)際煤礦制定瓦斯和煤自燃治理措施提供理論依據(jù)。
[0032]具體實(shí)施例:
[0033]如圖1、圖2所示，包括U形工作面采煤系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯系統(tǒng)、抽采系統(tǒng)、數(shù)據(jù)測(cè)試采集系統(tǒng)。U形工作面由一進(jìn)風(fēng)巷道、一回風(fēng)巷道、工作面、采空區(qū)等組成，通風(fēng)系統(tǒng)包括抽出式通風(fēng)機(jī)、附屬裝置，瓦斯系統(tǒng)包括瓦斯瓶、閥門、壓力表、管路，抽采系統(tǒng)包括瓦斯抽放泵、抽放管、閥門、流量計(jì)、負(fù)壓表，數(shù)據(jù)測(cè)試采集系統(tǒng)包括風(fēng)速傳感器、溫度傳感器、CO傳感器、連接線、數(shù)據(jù)采集模塊、電源、工控機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件等。
[0034]工作面和采空區(qū)之間用帆布隔開(kāi)，同時(shí)帆布上布置一些微孔，以產(chǎn)生漏風(fēng)，模擬真實(shí)情況下采空區(qū)漏風(fēng)情況。帆布上微孔布置時(shí)不均勻分布，在兩端對(duì)應(yīng)進(jìn)風(fēng)巷道和回風(fēng)巷道地方微孔布置多些，其它地方少些，其布置的具體多少通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，以達(dá)到要求的漏風(fēng)量；抽出式通風(fēng)機(jī)可以產(chǎn)生不同的風(fēng)量，以模擬真實(shí)情況下通風(fēng)風(fēng)量不同時(shí)的漏風(fēng)情況；
[0035]瓦斯抽放泵可以產(chǎn)生不同的抽放負(fù)壓，以模擬真實(shí)情況下不同抽采負(fù)壓的情況；
[0036]采空區(qū)內(nèi)要散落煤炭和大小不一的巖石，模擬真實(shí)情況下采空區(qū)狀況和煤炭自燃情況；
[0037]采空區(qū)內(nèi)要布置溫度傳感器和CO傳感器，以監(jiān)測(cè)煤炭自燃情況；
[0038]回風(fēng)巷道內(nèi)要布置風(fēng)速傳感器，以及時(shí)掌握回風(fēng)巷道的通風(fēng)風(fēng)量；
[0039]回風(fēng)巷道內(nèi)也要布置溫度傳感器和CO傳感器，以監(jiān)測(cè)煤炭自燃情況；
[0040]進(jìn)風(fēng)巷道和工作面也要布置風(fēng)速傳感器，以及時(shí)掌握采空區(qū)的漏風(fēng)量；
[0041]瓦斯系統(tǒng)和采空區(qū)用進(jìn)氣管相連接，以模擬真實(shí)情況下鄰近層和遺煤不停的向采空區(qū)釋放瓦斯；
[0042]抽放系統(tǒng)流量計(jì)主要監(jiān)測(cè)瓦斯抽放系統(tǒng)管路的流量，負(fù)壓表主要監(jiān)測(cè)瓦斯抽放系統(tǒng)的抽放負(fù)壓，分析瓦斯抽采和煤炭自燃之間的關(guān)系。
[0043]具體實(shí)施例的工作步驟為:
[0044]首先，將碎煤和大小不一的巖石散落到采空區(qū)；然后，將采空區(qū)和工作面用帆布隔開(kāi)，將帆布固定好，裝置整體調(diào)試好；接著，將數(shù)據(jù)測(cè)試采集系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯系統(tǒng)、抽放系統(tǒng)依次打開(kāi)，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始；最后，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示CO已產(chǎn)生，溫度已升高，可判斷煤炭發(fā)生自燃時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
[0045]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括U形工作面采煤系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯系統(tǒng)、抽采系統(tǒng)、數(shù)據(jù)測(cè)試采集系統(tǒng)； 所述U形工作面采煤系統(tǒng)包括進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道、工作面、采空區(qū)； 所述通風(fēng)系統(tǒng)包括設(shè)于所述回風(fēng)巷道出口處的抽出式通風(fēng)機(jī)及其附件； 所述瓦斯系統(tǒng)包括瓦斯瓶、閥門、壓力表、瓦斯供給管路； 所述抽采系統(tǒng)包括瓦斯抽放泵、瓦斯抽放管道、閥門、流量計(jì)、負(fù)壓傳感器； 所述瓦斯供給管路的出口和所述瓦斯抽放管道的進(jìn)口分別伸入到所述采空區(qū)內(nèi)； 所述數(shù)據(jù)測(cè)試采集系統(tǒng)包括設(shè)于所述進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道和工作面的風(fēng)速傳感器，還包括設(shè)于所述采空區(qū)的瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、溫度傳感器和CO傳感器； 所述風(fēng)速傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、溫度傳感器、CO傳感器分別通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊與工控機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述回風(fēng)巷道和工作面也分別設(shè)有瓦斯?jié)舛葌鞲衅?、溫度傳感器和CO傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述工作面和采空區(qū)之間用帆布隔開(kāi)，同時(shí)帆布上布置多個(gè)微孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述帆布上的微孔不均勻分布，帆布兩端對(duì)應(yīng)進(jìn)風(fēng)巷道和回風(fēng)巷道的部位的微孔布置數(shù)量多于帆布中部的微孔布置數(shù)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的易自燃高瓦斯煤層采空區(qū)瓦斯抽采與煤炭自燃模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述工作面設(shè)有報(bào)警器。
【文檔編號(hào)】E21F7/00GK103775122SQ201410064942
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】李祥春, 楊春燕, 楊春麗, 聶百勝, 朱茹敏, 王紫薇 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京), 鄭州輕工業(yè)學(xué)院