專利名稱：煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)臺，尤其是一種煤礦井下熱濕環(huán)境的模擬控制 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，屬于礦井熱濕環(huán)境控制的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(jī)具設(shè)備等各種復(fù)雜的熱源放熱、熱交換和熱擴(kuò)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(diǎn)。為選擇合理降溫技術(shù)，以往研究人員均先對采掘工作面風(fēng)溫、WBGT指數(shù)、地溫進(jìn)行 測試，然后所測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，還需經(jīng)過大量的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，進(jìn)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(diǎn)，所測少量數(shù)據(jù)也具有不穩(wěn)定性，因此需要進(jìn) 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(shí)間 段到深井下進(jìn)行測試，需要人力、物力以及大量的時(shí)間，且工作環(huán)境惡劣，難以在同一時(shí)間 內(nèi)測試不同地點(diǎn)的狀態(tài)。此外，礦井降溫方式的確定也需在深井下進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，才能確 定較好的礦井降溫的方式，是個(gè)耗時(shí)、耗資的過程。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、 省時(shí)省力、費(fèi)用低、效果好的煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本實(shí)用新型的煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實(shí)驗(yàn)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(yùn)輸順槽構(gòu)成的采煤工作面模擬箱；冰蓄冷空調(diào)的送風(fēng)口經(jīng)送風(fēng)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(yùn)輸順槽的出口經(jīng)回風(fēng)管與冰蓄冷空調(diào)的 進(jìn)風(fēng)口相連接，回風(fēng)管與冰蓄冷空調(diào)相連的管路上并連有排風(fēng)管和進(jìn)風(fēng)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(shè)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(gòu)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(gè)熱電偶、分別與多個(gè)熱電偶相連的數(shù)據(jù)采集儀、設(shè)在采煤工作面模擬巷道內(nèi)左右兩側(cè) 的多個(gè)應(yīng)變片、分別與多個(gè)應(yīng)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(gè)熱電偶成一字形排列，分別設(shè)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(shè)在可移動(dòng)的框架 底座上儲冰箱、與儲冰箱相連接的制冷箱、設(shè)在儲冰箱和制冷箱之間的水泵、流量計(jì)和調(diào)節(jié) 閥。有益效果本實(shí)用新型結(jié)合井下的實(shí)際測量數(shù)據(jù)，利用相似定律，可模擬深井實(shí)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(gè)不 同點(diǎn)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(shí)時(shí)監(jiān)測模擬巷道內(nèi)各個(gè)點(diǎn) 的空氣狀態(tài)參數(shù)，并將測點(diǎn)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(shí)人力、物力和時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)時(shí)的對礦井下的環(huán)境進(jìn)行測試，減少了人力、物力、時(shí)間的投入，而且高效準(zhǔn) 確地進(jìn)行礦井熱環(huán)境評價(jià)；模擬礦井與降溫實(shí)驗(yàn)設(shè)備相連接，不僅可以模擬不同溫度的風(fēng) 流，還可以通過對不同礦井環(huán)境的降溫方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，簡單方便的確定最佳的降溫方式，其 結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，省時(shí)省力，費(fèi)用低，效果好，具有廣泛的實(shí)用性。


圖1為本實(shí)用新型礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的總平面圖；圖2為本實(shí)用新型巷道截面及熱電偶測點(diǎn)布置圖；圖3為本實(shí)用新型多通道溫濕度測試儀的測點(diǎn)布置圖；圖中1-軌道順槽，2-采煤工作面模擬箱，3-運(yùn)輸順槽，4-回風(fēng)管，5-冰蓄冷空 調(diào)，6-風(fēng)機(jī)，7-送風(fēng)管，8-進(jìn)風(fēng)管，9-排風(fēng)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(yīng)變片。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型中的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述如圖1所示，本實(shí)用新型的煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實(shí)驗(yàn)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(yùn)輸順槽3構(gòu)成的采煤工作面模擬箱2 ；冰蓄冷空調(diào)5中的送風(fēng)口 經(jīng)送風(fēng)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(fēng)機(jī)6送入軌道順槽1內(nèi)。采煤工作面模擬箱2的運(yùn)輸順槽3的出口經(jīng)回風(fēng)管4與 冰蓄冷空調(diào)5的進(jìn)風(fēng)口相連接，回風(fēng)管4與冰蓄冷空調(diào)5相連的管路上并聯(lián)有排風(fēng)管9和 進(jìn)風(fēng)管8 ；冰蓄冷空調(diào)5包括設(shè)在可移動(dòng)的框架底座上儲冰箱、與儲冰箱相連接的制冷箱、 設(shè)在儲冰箱和制冷箱之間的水泵、流量計(jì)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(shè)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(gòu)成，煤模塊17由煤 炭、水泥、水混合而成，使煤模塊17的導(dǎo)熱系數(shù)接近于深井下煤層的導(dǎo)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(gè)熱電偶18、分別與多個(gè)熱電偶18相連的數(shù)據(jù)采集儀10、設(shè)在 采煤工作面模擬巷道19內(nèi)左右兩側(cè)的多個(gè)應(yīng)變片20、分別與多個(gè)應(yīng)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(gè)熱電偶18成一字形排列，分別設(shè)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(gè)層的溫度以及巷道內(nèi)的風(fēng)速，所測數(shù)據(jù)通過傳 輸線傳入電腦12中實(shí)時(shí)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(yùn)輸順槽3進(jìn)行噴水加濕，實(shí)現(xiàn)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的高濕環(huán)境。再通過電熱 膜15為模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供高溫，打開電熱膜15的加熱開關(guān)，當(dāng)采煤工作面模擬箱2內(nèi)的溫 度穩(wěn)定時(shí)，多通道溫濕度測試儀11通過多個(gè)應(yīng)變片20以及熱電偶18對采煤工作面模擬箱 2進(jìn)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(fēng)管 4、冰蓄冷空調(diào)5和送風(fēng)管7將運(yùn)輸順槽3與回風(fēng)管4連接，把巷道內(nèi)的高溫氣流一部份經(jīng)排風(fēng)管9排出，另一部分與進(jìn)風(fēng)管8中的新風(fēng)混合，一同進(jìn)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(fēng)管7進(jìn)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)行實(shí)時(shí)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(jì)算出風(fēng)流與巷道內(nèi)壁面的換熱系數(shù)，從而可以預(yù)測出深井 下風(fēng)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(jìn)行對比分析，確定最佳的降溫方案。
權(quán)利要求1.一種煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實(shí)驗(yàn)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(yùn)輸順槽(3 )構(gòu)成的采煤工作面模擬箱(2 )；冰蓄冷空調(diào)(5 )的送風(fēng) 口經(jīng)送風(fēng)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(yùn)輸順槽(3)的出口經(jīng)回風(fēng)管(4)與冰蓄冷空調(diào)(5)的進(jìn)風(fēng)口相連接，回風(fēng)管(4)與冰蓄 冷空調(diào)(5)相連的管路上并聯(lián)有排風(fēng)管(9)和進(jìn)風(fēng)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(shè)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(gòu)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(gè)熱電偶(18)、分別與多個(gè)熱電偶(18)相連的數(shù)據(jù)采集儀(10)、設(shè)在 采煤工作面模擬巷道(19)內(nèi)左右兩側(cè)的多個(gè)應(yīng)變片(20)、分別與多個(gè)應(yīng)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(quán)利要求1所述的煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實(shí)驗(yàn)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(gè)熱電偶(18)成一字形排列，分別設(shè)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(quán)利要求1所述的煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述的 冰蓄冷空調(diào)(5 )包括設(shè)在可移動(dòng)的框架底座上儲冰箱、與儲冰箱相連接的制冷箱、設(shè)在儲冰 箱和制冷箱之間的水泵、流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥。
專利摘要一種煤礦井下熱濕環(huán)境模擬控制實(shí)驗(yàn)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(fēng)管與冰蓄冷空調(diào)相連的管路上并聯(lián)有排風(fēng)管和進(jìn)風(fēng)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(shè)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(gòu)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(gè)熱電偶、數(shù)據(jù)采集儀、多個(gè)應(yīng)變片、多通道溫濕度測試儀和數(shù)據(jù)采集儀。實(shí)時(shí)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(shí)人力、物力和時(shí)間的大量消耗，為井下熱環(huán)境分布規(guī)律研究提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
文檔編號G01N33/00GK201924953SQ201020676870
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者岳豐田, 張琳邡, 王愛愛, 紀(jì)河, 蔣傳波, 高峰, 魏京勝, 黃煒 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)