專利名稱：礦井巷道圍巖傳熱模擬實驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及礦井巷道圍巖傳熱模擬實驗裝置，尤其適用測試深部熱害礦井圍
巖體或煤體傳熱過程以及模擬治理方案。
背景技術：
煤炭是我國的主體能源，在經濟社會發(fā)展中具有重要戰(zhàn)略地位，其埋深在千米以 下的儲量有2. 95X 105億噸，占我國煤炭資源總量的53% 。隨著近幾年來礦產資源長期大 規(guī)模開發(fā)，埋藏于淺部的高品位礦產資源日益枯竭，大批煤礦以及非煤礦山過渡到深部開 采，造成礦井工作環(huán)境相當惡劣，如能采用相關防護以及制冷降溫措施，則可以明顯改善深 部熱環(huán)境，從而促進煤炭工業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展。 我國華東地區(qū)以及華北地區(qū)多數煤礦進入深部，在深部開采條件下，巖體原始溫 度升高是井下工作條件惡化的重要原因，持續(xù)的高溫將對人員的健康和工作能力造成極大 的傷害。同時還降低井下設備的工作性能，減少設備使用壽命。中國煤炭建設協會在2007 年組織制定了《煤礦井下熱害防治設計規(guī)范》，而且在國家安全生產監(jiān)督管理總局制定的 《煤礦安全規(guī)程》(2007修訂版)中也對煤礦井下各工作地點的最高溫度作了詳細規(guī)定。因 此，對于礦井熱害進行治理并進行相關研究已成為必然趨勢。深部開采的原巖溫度高是與 淺部最明顯的區(qū)別，也是對深部熱害礦井熱環(huán)境最重要的影響因素。對于高溫圍巖體內部 以及圍巖與風流之間的傳熱過程進行研究，探尋圍巖內部及其與風流間相關傳熱機理是當 前高溫礦井的熱害治理的重要前提工作。

發(fā)明內容技術問題本實用新型的目的是提供一種密閉性好，結構緊湊合理，可實現多圍巖 溫度邊界和多進風流參數的礦井巷道圍巖傳熱模擬實驗裝置。 技術方案本實用新型的礦井巷道圍巖傳熱模擬實驗裝置，包括設在模型架上的 模擬煤礦巷道圍巖體的模型主體，模型主體的外部設有溫控裝置，中部設有貫穿模型主體 的模擬巷道，模型主體設有制冷通風裝置，模型主體中布置有與數據線相連的若干個熱電 偶，模擬巷道的進出口處均設置采集數據的溫度傳感器和風速傳感器，各數據線經信號排 線匯輸給數據采集器，經數據采集器傳給與其相連的計算機進行處理。 所述的溫控裝置由模型主體外表面覆蓋的熱水恒溫袋，與熱水恒溫袋相連的溫控 加熱器和流量控制閥門構成；所述的制冷通風裝置由制冷機，與制冷機相連的空冷器、與空 冷器相連的穿過模擬巷道的連接管、連接在連接管另一端的抽風機構成。 有益效果選用與煤礦巷道圍巖體相似的類似介質，通過開挖過程形成模擬巷道， 與煤礦現場巷道形成過程相符合?？梢苑奖愕啬M不同圍巖溫度下通過不同參數風流后， 風流溫度和圍巖體的溫度場分布。當固定一種圍巖體溫度時，通過改變進風流參數，可以測 試巷道周圍巖體溫度場分布情況和出風流的相關參數。改變圍巖體溫度時，同樣通過改變 進風流參數，測試圍巖體溫度場及出風流參數，得出與圍巖體溫度相對應的最優(yōu)進風流參數。其密閉性好，結構緊湊合理，模擬效果好，在本技術領域內具有廣泛的實用性。
圖1是本實用新型的結構示意圖。 圖2是圖1中A-A與D-D剖視結構示意圖。 圖3是圖1中B-B與C-C剖視結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖中的實施例對本實用新型作進一步的描述 圖1所示，本實用新型的巷道圍巖傳熱模擬實驗裝置，在模型架14上的裝有模擬 煤礦巷道圍巖體的模型主體l，模型主體1外表面覆蓋熱水恒溫袋2，熱水通過溫控加熱器 11加熱，經水泵12通過進水管道進入恒溫袋，流量經過閥門13控制，構成熱水循環(huán)保持熱 水恒溫袋2恒溫。模擬巷道貫穿模型主體1，制冷機4連接有空冷器3，空冷器3連接穿過 模擬巷道的連接管15，連接管15另一端連接抽風機16，連接管15進入模擬巷道前，制冷機 4將冷媒傳給空冷器3，對風流預處理，抽風機16給模擬巷道形成負壓，通過閥門17控制風 量，構成煤礦現場的通風系統。模型主體1中布置有若干個熱電偶，以測量巷道圍巖體的溫 度場，熱電偶的排列分四個面設置A-A與D-D剖面結構圖2所示；B-B與C-C剖面結構，圖 3所示。熱電偶經過數據線7傳給信號排線8，由數據采集器9采集后通過計算機10處理， 進入模型主體1前的風流和流出模型主體1的風流，通過溫度傳感器5和風速傳感器6采 集數據，通過信號排線8匯到數據采集器9，由計算機10并行處理。
權利要求一種礦井巷道圍巖傳熱模擬實驗裝置，其特征在于它包括設在模型架(14)上的模擬煤礦巷道圍巖體的模型主體(1)，模型主體(1)的外部設有溫控裝置，中部設有貫穿模型主體(1)的模擬巷道，模型主體(1)設有制冷通風裝置，模型主體(1)中布置有與數據線(7)相連的若干個熱電偶，模擬巷道的進出口處均設置采集數據的溫度傳感器(5)和風速傳感器(6)，各數據線經信號排線(8)匯輸給數據采集器(9)，經數據采集器(9)傳給與其相連的計算機(10)進行處理。
2. 根據權利要求1所述的礦井巷道圍巖傳熱模擬實驗裝置，其特征在于所述的溫控 裝置由模型主體(1)外表面覆蓋的熱水恒溫袋(2)，與熱水恒溫袋(2)相連的溫控加熱器 (11)和流量控制閥門(13)構成。
3. 根據權利要求1所述的礦井巷道圍巖傳熱模擬實驗裝置，其特征在于所述的制冷 通風裝置由制冷機(4)，與制冷機(4)相連的空冷器(3)、與空冷器(3)相連的穿過模擬巷 道的連接管(15)、連接在連接管(15)另一端的抽風機(16)構成。
專利摘要一種巷道圍巖傳熱模擬實驗裝置，包括設在模型架上的模擬煤礦巷道圍巖體的模型主體，模型主體的外部設有溫控裝置，中部設有貫穿模型主體的模擬巷道，模型主體設有制冷通風裝置，模型主體中布置有與數據線相連的若干個熱電偶，模擬巷道的進出口處均設置采集數據的溫度傳感器和風速傳感器，各數據線經信號排線匯輸給數據采集器，經數據采集器傳給與其相連的計算機進行處理。模型主體的溫度邊界通過熱水系統改變，可方便實現多種巷道圍巖溫度下各種風流參數的模擬，其結構合理，密閉性好，模擬效果好。
文檔編號G01N25/18GK201464396SQ20092004701
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月7日 優(yōu)先權日2009年7月7日
發(fā)明者劉志強, 周國慶, 周楊, 王義江, 王建州, 魏亞志 申請人:中國礦業(yè)大學