專利名稱：煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實驗系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境模擬實驗臺，尤其是一種煤礦井下熱濕環(huán)境的模擬控制實驗系 統(tǒng)，屬于礦井熱濕環(huán)境控制的技術領域。
背景技術：
隨著礦井開采深度不斷延伸，千米深井的熱害問題越來越突出，深井中存在著圍巖壁、 物料、機具設備等各種復雜的熱源放熱、熱交換和熱擴散過程，使得深井中的空氣環(huán)境發(fā)生 很大的變化，溫度場也在不斷的變化，使深井的熱濕環(huán)境存在不穩(wěn)定的特點。為選擇合理降溫技術，以往研究人員均先對采掘工作面風溫、WBGT指數(shù)、地溫進行 測試，然后所測數(shù)據(jù)進行整理分析，還需經(jīng)過大量的現(xiàn)場實驗，進而確定較好的礦井降溫方 式。由于礦井下熱濕環(huán)境不穩(wěn)定的特點，所測少量數(shù)據(jù)也具有不穩(wěn)定性，因此需要進 行大量的測試，才具有可靠性，在深井下測量大量的數(shù)據(jù)，需要研究人員不斷的在不同時間 段到深井下進行測試，需要人力、物力以及大量的時間，且工作環(huán)境惡劣，難以在同一時間 內(nèi)測試不同地點的狀態(tài)。此外，礦井降溫方式的確定也需在深井下進行大量的實驗，才能確 定較好的礦井降溫的方式，是個耗時、耗資的過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種結(jié)構緊湊、操作方便、省時省 力、費用低、效果好的煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實驗系統(tǒng)。本發(fā)明的煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實驗系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、冰蓄冷 空調(diào)、由采煤工作面模擬巷道、與采煤工作面模擬巷道兩側(cè)成直角相連通的軌道順槽和運 輸順槽構成的采煤工作面模擬箱；冰蓄冷空調(diào)的送風口經(jīng)送風管與采煤工作面模擬箱的軌 道順槽的入口相連接，采煤工作面模擬箱的運輸順槽的出口經(jīng)回風管與冰蓄冷空調(diào)的進風 口相連接，回風管與冰蓄冷空調(diào)相連的管路上并連有排風管和進風管；所述的采煤工作面 模擬巷道由截面為方形的模擬箱外殼、依次設在模擬箱外殼四周的保溫箱內(nèi)層、電熱膜、絕 緣紙和煤模塊構成；所述的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括分段間隔布置在四周煤模塊內(nèi)的多個熱 電偶、分別與多個熱電偶相連的數(shù)據(jù)采集儀、設在采煤工作面模擬巷道內(nèi)左右兩側(cè)的多個 應變片、分別與多個應變片相連的多通道溫濕度測試儀，數(shù)據(jù)采集儀連接有電腦。所述分段間隔布置在四周煤模塊內(nèi)的多個熱電偶成一字形排列，分別設在采煤工 作面模擬巷道四周煤模塊的表層、中層和外層；所述的冰蓄冷空調(diào)包括設在可移動的框架 底座上儲冰箱、與儲冰箱相連接的制冷箱、設在儲冰箱和制冷箱之間的水泵、流量計和調(diào)節(jié) 閥。有益效果本發(fā)明結(jié)合井下的實際測量數(shù)據(jù)，利用相似定律，可模擬深井實際的熱 濕環(huán)境，而且可以模擬不同煤壁溫濕度的熱濕環(huán)境。在采煤工作面模擬巷道內(nèi)各個不同點 布置熱電偶，通過數(shù)據(jù)采集測定探頭連接采集測定儀，可實時監(jiān)測模擬巷道內(nèi)各個點的空 氣狀態(tài)參數(shù)，并將測點探頭采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X里。可以免去了研究人員下井測試的長 期過程，減少了對礦井熱環(huán)境測試時人力、物力和時間的大量消耗，模擬不同工況的井下環(huán)境，提供環(huán)境熱環(huán)境分布規(guī)律研究的實驗依據(jù)。能有效的模擬深井高溫高濕的環(huán)境，研究人 員可以實時的對礦井下的環(huán)境進行測試，減少了人力、物力、時間的投入，而且高效準確地 進行礦井熱環(huán)境評價；模擬礦井與降溫實驗設備相連接，不僅可以模擬不同溫度的風流，還 可以通過對不同礦井環(huán)境的降溫方式進行實驗，簡單方便的確定最佳的降溫方式，其結(jié)構 簡單，操作方便，省時省力，費用低，效果好，具有廣泛的實用性。


圖1為本發(fā)明礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實驗系統(tǒng)的總平面圖； 圖2為本發(fā)明巷道截面及熱電偶測點布置圖； 圖3為本發(fā)明多通道溫濕度測試儀的測點布置圖中1_軌道順槽，2-采煤工作面模擬箱，3-運輸順槽，4-回風管，5-冰蓄冷空調(diào)， 6-風機，7-送風管，8-進風管，9-排風管，10-數(shù)據(jù)采集儀，11-多通道溫濕度測試儀，12-電 腦，13-保溫箱外殼，14-保溫箱內(nèi)層，15-電熱膜，16-絕緣紙，17-煤模塊，18-熱電偶， 19-采煤工作面模擬巷道，20-應變片。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明中的一個實施例作進一步的描述
如圖1所示，本發(fā)明的煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實驗系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、 冰蓄冷空調(diào)5，由采煤工作面模擬巷道19、與采煤工作面模擬巷道19兩側(cè)成直角相連通的 軌道順槽1和運輸順槽3構成的采煤工作面模擬箱2 ；冰蓄冷空調(diào)5中的送風口經(jīng)送風管7 與采煤工作面模擬箱2的軌道順槽1的入口相連接，將冰蓄冷空調(diào)5中的冷空氣通過風機 6送入軌道順槽1內(nèi)。采煤工作面模擬箱2的運輸順槽3的出口經(jīng)回風管4與冰蓄冷空調(diào) 5的進風口相連接，回風管4與冰蓄冷空調(diào)5相連的管路上并聯(lián)有排風管9和進風管8 ；冰 蓄冷空調(diào)5包括設在可移動的框架底座上儲冰箱、與儲冰箱相連接的制冷箱、設在儲冰箱 和制冷箱之間的水泵、流量計和調(diào)節(jié)閥。如圖2所示，采煤工作面模擬巷道19由截面為方形的模擬箱外殼13、依次設在模 擬箱外殼13四周的保溫箱內(nèi)層14、電熱膜15、絕緣紙16和煤模塊17構成，煤模塊17由煤 炭、水泥、水混合而成，使煤模塊17的導熱系數(shù)接近于深井下煤層的導熱系數(shù)。電熱膜15 包裹在煤模塊17四周，用來加熱控制模擬巷道的溫度。數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括分段間隔布 置在四周煤模塊17內(nèi)的多個熱電偶18、分別與多個熱電偶18相連的數(shù)據(jù)采集儀10、設在 采煤工作面模擬巷道19內(nèi)左右兩側(cè)的多個應變片20、分別與多個應變片20相連的多通道 溫濕度測試儀11，如圖3所示；數(shù)據(jù)采集儀10與電腦12相連。分段間隔布置在四周煤模 塊17內(nèi)的多個熱電偶18成一字形排列，分別設在采煤工作面模擬巷道19四周煤模塊17 的表層、中層和外層，來測量煤模塊17各個層的溫度以及巷道內(nèi)的風速，所測數(shù)據(jù)通過傳 輸線傳入電腦12中實時記錄。工作原理及工作過程打開采煤工作面模擬箱2的上蓋板，對采煤工作面模擬巷 道19、軌道順槽1和運輸順槽3進行噴水加濕，實現(xiàn)模擬實驗系統(tǒng)的高濕環(huán)境。再通過電熱 膜15為模擬實驗系統(tǒng)提供高溫，打開電熱膜15的加熱開關，當采煤工作面模擬箱2內(nèi)的溫 度穩(wěn)定時，多通道溫濕度測試儀11通過多個應變片20以及熱電偶18對采煤工作面模擬箱 2進行數(shù)據(jù)測試，控制模擬巷道內(nèi)的溫濕度保持在深井下的環(huán)境參數(shù)范圍內(nèi)。通過回風管 4、冰蓄冷空調(diào)5和送風管7將運輸順槽3與回風管4連接，把巷道內(nèi)的高溫氣流一部份經(jīng)排風管9排出，另一部分與進風管8中的新風混合，一同進入冰蓄冷空調(diào)5，降溫后的氣流從 冰蓄冷空調(diào)5排出，經(jīng)送風管7進入軌道順槽1，將冷空氣送入采煤工作面模擬巷道19內(nèi)， 降低巷道內(nèi)的溫度。對模擬實驗系統(tǒng)進行降溫，通過巷道內(nèi)的多通道溫濕度測試儀11和熱 電偶18對巷道內(nèi)的狀態(tài)參數(shù)進行實時的測量，熱電偶18所測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集儀10將數(shù) 據(jù)傳輸?shù)诫娔X，根據(jù)所測數(shù)據(jù)計算出風流與巷道內(nèi)壁面的換熱系數(shù)，從而可以預測出深井 下風流與圍巖壁面換熱系數(shù)。此外，改變降溫方式，對不同降溫方式的所測模擬巷道的數(shù)據(jù) 進行對比分析，確定最佳的降溫方案。
權利要求
1.一種煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實驗系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、 冰蓄冷空調(diào)(5)、由采煤工作面模擬巷道(19)、與采煤工作面模擬巷道(19)兩側(cè)成直角相 連通的軌道順槽(1)和運輸順槽(3 )構成的采煤工作面模擬箱(2 )；冰蓄冷空調(diào)(5 )的送風 口經(jīng)送風管(7 )與采煤工作面模擬箱(2 )的軌道順槽(1)的入口相連接，采煤工作面模擬箱 的運輸順槽(3)的出口經(jīng)回風管(4)與冰蓄冷空調(diào)(5)的進風口相連接，回風管(4)與冰蓄 冷空調(diào)(5)相連的管路上并聯(lián)有排風管(9)和進風管(8);所述的采煤工作面模擬巷道(19) 由截面為方形的模擬箱外殼(13)、依次設在模擬箱外殼(13)四周的保溫箱內(nèi)層(14)、電熱 膜(15)、絕緣紙(16)和煤模塊(17)構成；所述的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括分段間隔布置在四 周煤模塊(17)內(nèi)的多個熱電偶(18)、分別與多個熱電偶(18)相連的數(shù)據(jù)采集儀(10)、設在 采煤工作面模擬巷道(19)內(nèi)左右兩側(cè)的多個應變片(20)、分別與多個應變片(20)相連的 多通道溫濕度測試儀(11)，數(shù)據(jù)采集儀(10 )連接有電腦(12 )。
2.根據(jù)權利要求1所述的煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述分 段間隔布置在四周煤模塊(17)內(nèi)的多個熱電偶(18)成一字形排列，分別設在采煤工作面 模擬巷道(19)四周煤模塊(17)的表層、中層和外層。
3.根據(jù)權利要求1所述的煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實驗系統(tǒng)，其特征在于，所述的 冰蓄冷空調(diào)(5 )包括設在可移動的框架底座上儲冰箱、與儲冰箱相連接的制冷箱、設在儲冰 箱和制冷箱之間的水泵、流量計和調(diào)節(jié)閥。
全文摘要
一種煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實驗系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，冰蓄冷空調(diào)、采煤工作面模擬箱；冰蓄冷空調(diào)與采煤工作面模擬箱連接，采煤工作面模擬箱與冰蓄冷空調(diào)相連接，回風管與冰蓄冷空調(diào)相連的管路上并聯(lián)有排風管和進風管；采煤工作面模擬巷道由截面為方形的模擬箱外殼、依次設在模擬箱外殼四周的保溫箱內(nèi)層、電熱膜、絕緣紙和煤模塊構成；數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括分段間隔布置在四周煤模塊內(nèi)的多個熱電偶、數(shù)據(jù)采集儀、多個應變片、多通道溫濕度測試儀和數(shù)據(jù)采集儀。實時監(jiān)測模擬巷道內(nèi)不同狀態(tài)下的各種情況。減少了對礦井熱環(huán)境測試時人力、物力和時間的大量消耗，為井下熱環(huán)境分布規(guī)律研究提供了實驗依據(jù)。
文檔編號G01N33/00GK102003199SQ20101060244
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權日2010年12月23日
發(fā)明者岳豐田, 張琳邡, 王愛愛, 紀河, 蔣傳波, 高峰, 魏京勝, 黃煒 申請人:中國礦業(yè)大學