本發(fā)明涉及通風(fēng)模擬，具體涉及一種獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

1、掘進(jìn)獨(dú)頭巷道只有一個(gè)出口，難以形成貫穿風(fēng)流，巷道內(nèi)容易積聚大量有毒有害氣體和粉塵，對(duì)礦井工作人員的身心健康造成嚴(yán)重威脅。因此，獨(dú)頭掘進(jìn)巷道內(nèi)粉塵、高溫、有毒有害氣體的防治方法與技術(shù)是目前研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

2、目前，大都通過(guò)數(shù)值模擬的方法來(lái)探究分析獨(dú)頭巷道內(nèi)的通風(fēng)參數(shù)調(diào)整優(yōu)化問(wèn)題，為了減小數(shù)值模擬與實(shí)地測(cè)量的誤差，使仿真模擬更加精確，數(shù)值模擬與實(shí)地測(cè)量相結(jié)合的方法成為了學(xué)者們的首要選擇。然而實(shí)地測(cè)量具有操作困難、研究成本高、效率低且周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，根據(jù)相似原理和實(shí)地?cái)?shù)據(jù)所制定的相似實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ统蔀榱蓑?yàn)證模擬結(jié)果準(zhǔn)確性和實(shí)用性的主流手段。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，通風(fēng)模擬相似實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，懸掛式風(fēng)筒位置一般都是固定不變，或在需要情況下手動(dòng)調(diào)節(jié)，這樣一來(lái)不僅增加了做實(shí)驗(yàn)的困難程度，而且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性也有待考證。此外，現(xiàn)有的獨(dú)頭巷道通風(fēng)裝置是固定的，無(wú)法依據(jù)獨(dú)頭巷道實(shí)際傾斜情況對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的傾斜角度進(jìn)行對(duì)應(yīng)的調(diào)整。

4、鑒于此，有必要提供一種新的模擬實(shí)驗(yàn)裝置以提高實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，可以使風(fēng)筒在距側(cè)幫距離、懸掛高度和距迎頭面距離三個(gè)維度自由變化，并能夠調(diào)整獨(dú)頭巷道相似實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置的傾斜角度，同時(shí)能夠監(jiān)測(cè)與分析獨(dú)頭巷道內(nèi)模擬介質(zhì)的遷移規(guī)律，提高了實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括通風(fēng)巷道、設(shè)于所述通風(fēng)巷道內(nèi)的風(fēng)筒、用于驅(qū)動(dòng)所述風(fēng)筒沿x軸、y軸和z軸方向運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)裝置、設(shè)于所述通風(fēng)巷道底部用于模擬傾斜巷道的傾斜裝置、以及用于分析通風(fēng)巷道內(nèi)模擬介質(zhì)遷移規(guī)律的監(jiān)測(cè)裝置；

4、所述移動(dòng)裝置包括x軸移動(dòng)裝置、y軸移動(dòng)裝置和z軸移動(dòng)裝置，其中x軸移動(dòng)裝置包括設(shè)于所述通風(fēng)巷道的多組x軸雙滑軌、對(duì)應(yīng)設(shè)于每組x軸雙滑軌內(nèi)的第一滑輪和第二滑輪、連接所述第一滑輪和第二滑輪的第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸、用于驅(qū)動(dòng)所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸的第一驅(qū)動(dòng)裝置；

5、所述z軸移動(dòng)裝置與所述x軸移動(dòng)裝置連接，其包括與所述x軸移動(dòng)裝置連接的滑輪固定裝置、設(shè)于所述滑輪固定裝置的z軸升降滑輪、纏繞于所述z軸升降滑輪的升降繩、用于驅(qū)動(dòng)所述z軸升降滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)升降繩收繩/放繩的第二驅(qū)動(dòng)裝置；

6、所述y軸移動(dòng)裝置與所述z軸移動(dòng)裝置連接，其包括與所述升降繩連接y軸滑軌、設(shè)于所述y軸滑軌靠迎頭面端的y軸滑輪、用于驅(qū)動(dòng)所述y軸滑輪沿y軸滑軌移動(dòng)的第三驅(qū)動(dòng)裝置；

7、所述風(fēng)筒通過(guò)風(fēng)筒懸掛裝置與所述y軸移動(dòng)裝置連接，所述風(fēng)筒懸掛裝置包括與所述y軸滑輪連接并由y軸滑輪帶動(dòng)的第一固定部、若干個(gè)固定于y軸滑軌靠巷道出口端的第二固定部、與所述第一固定部和第二固定部連接的懸掛件，所述風(fēng)筒活動(dòng)安裝于所述懸掛件。

8、進(jìn)一步地，所述y軸滑軌包括靠迎頭面端的第一y軸滑軌和靠巷道出口端的第二y軸滑軌，第一y軸滑軌的長(zhǎng)度為通風(fēng)巷道長(zhǎng)度的1/3，第二y軸滑軌的長(zhǎng)度為通風(fēng)巷道長(zhǎng)度的2/3。

9、進(jìn)一步地，所述懸掛件為套環(huán)，所述風(fēng)筒穿過(guò)套環(huán)，當(dāng)所述第三驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述y軸滑輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述y軸滑輪帶動(dòng)第一固定部對(duì)應(yīng)的懸掛件運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)筒在y軸方向的運(yùn)動(dòng)。

10、進(jìn)一步地，所述傾斜裝置包括設(shè)于水平面且用于支撐所述通風(fēng)巷道中部的中軸支撐裝置、設(shè)于所述通風(fēng)巷道底部的伸縮裝置，所述伸縮裝置帶動(dòng)所述通風(fēng)巷道傾斜。

11、進(jìn)一步地，所述通風(fēng)巷道的傾斜角度為0-15°。

12、進(jìn)一步地，所述監(jiān)測(cè)裝置包括設(shè)于所述通風(fēng)巷道一側(cè)的滑動(dòng)導(dǎo)軌、與所述滑動(dòng)導(dǎo)軌配合的滾輪、驅(qū)動(dòng)所述滾輪沿滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)的第四驅(qū)動(dòng)裝置、由所述滾輪帶動(dòng)其滑動(dòng)且用于記錄模擬介質(zhì)遷移圖像的攝影裝置、用于檢測(cè)通風(fēng)巷道內(nèi)工況參數(shù)和模擬介質(zhì)濃度的數(shù)據(jù)采集裝置、以及數(shù)據(jù)處理裝置，所述攝影裝置和所述數(shù)據(jù)采集裝置將檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理裝置，用于分析模擬介質(zhì)的遷移規(guī)律。

13、進(jìn)一步地，工況參數(shù)包括風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度和濕度，模擬介質(zhì)濃度為粉塵或/和有毒氣體。

14、進(jìn)一步地，第一驅(qū)動(dòng)裝置、第二驅(qū)動(dòng)裝置和第三驅(qū)動(dòng)制裝置分別與移動(dòng)終端通信連接。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，有益效果在于：

16、本發(fā)明提供的獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)設(shè)置x軸移動(dòng)裝置、y軸移動(dòng)裝置和z軸移動(dòng)裝置，使風(fēng)筒在距側(cè)幫距離、懸掛高度和距迎頭面距離三個(gè)維度實(shí)現(xiàn)自由變化；通過(guò)設(shè)置傾斜裝置實(shí)現(xiàn)不同角度的通風(fēng)巷道傾斜，以模擬實(shí)際井下傾斜巷道；通過(guò)監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)通風(fēng)巷道內(nèi)的工況并分析模擬介質(zhì)遷移規(guī)律。本發(fā)明的獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，可有效提高實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。

技術(shù)特征：

1.一種獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括通風(fēng)巷道、設(shè)于所述通風(fēng)巷道內(nèi)的風(fēng)筒、用于驅(qū)動(dòng)所述風(fēng)筒沿x軸、y軸和z軸方向運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)裝置、設(shè)于所述通風(fēng)巷道底部用于模擬傾斜巷道的傾斜裝置、以及用于分析通風(fēng)巷道內(nèi)模擬介質(zhì)遷移規(guī)律的監(jiān)測(cè)裝置；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述y軸滑軌包括靠迎頭面端的第一y軸滑軌和靠巷道出口端的第二y軸滑軌，第一y軸滑軌的長(zhǎng)度為通風(fēng)巷道長(zhǎng)度的1/3，第二y軸滑軌的長(zhǎng)度為通風(fēng)巷道長(zhǎng)度的2/3。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述懸掛件為套環(huán)，所述風(fēng)筒穿過(guò)套環(huán)，當(dāng)所述第三驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述y軸滑輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述y軸滑輪帶動(dòng)第一固定部對(duì)應(yīng)的懸掛件運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)筒在y軸方向的運(yùn)動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述傾斜裝置包括設(shè)于水平面且用于支撐所述通風(fēng)巷道中部的中軸支撐裝置、設(shè)于所述通風(fēng)巷道底部的伸縮裝置，所述伸縮裝置帶動(dòng)所述通風(fēng)巷道傾斜。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述通風(fēng)巷道的傾斜角度為0-15°。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)裝置包括設(shè)于所述通風(fēng)巷道一側(cè)的滑動(dòng)導(dǎo)軌、與所述滑動(dòng)導(dǎo)軌配合的滾輪、驅(qū)動(dòng)所述滾輪沿滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)的第四驅(qū)動(dòng)裝置、由所述滾輪帶動(dòng)其滑動(dòng)且用于記錄模擬介質(zhì)遷移圖像的攝影裝置、用于檢測(cè)通風(fēng)巷道內(nèi)工況參數(shù)和模擬介質(zhì)濃度的數(shù)據(jù)采集裝置、以及數(shù)據(jù)處理裝置，所述攝影裝置和所述數(shù)據(jù)采集裝置將檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理裝置，用于分析模擬介質(zhì)的遷移規(guī)律。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，工況參數(shù)包括風(fēng)速、風(fēng)壓、溫度和濕度，模擬介質(zhì)濃度為粉塵或/和有毒氣體。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，第一驅(qū)動(dòng)裝置、第二驅(qū)動(dòng)裝置和第三驅(qū)動(dòng)制裝置分別與移動(dòng)終端通信連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括通風(fēng)巷道、設(shè)于所述通風(fēng)巷道內(nèi)的風(fēng)筒、用于驅(qū)動(dòng)所述風(fēng)筒沿X、Y和Z軸方向運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)裝置、設(shè)于所述通風(fēng)巷道底部用于模擬傾斜巷道的傾斜裝置、以及用于分析通風(fēng)巷道內(nèi)模擬介質(zhì)遷移規(guī)律的監(jiān)測(cè)裝置，風(fēng)筒通過(guò)風(fēng)筒懸掛裝置與所述Y軸移動(dòng)裝置連接。通過(guò)設(shè)置X軸移動(dòng)裝置、Y軸移動(dòng)裝置和Z軸移動(dòng)裝置，使風(fēng)筒在距側(cè)幫距離、懸掛高度和距迎頭面距離三個(gè)維度實(shí)現(xiàn)自由變化；通過(guò)設(shè)置傾斜裝置實(shí)現(xiàn)不同角度的通風(fēng)巷道傾斜，以模擬實(shí)際井下傾斜巷道；通過(guò)監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)通風(fēng)巷道內(nèi)的工況并分析模擬介質(zhì)遷移規(guī)律。本發(fā)明的獨(dú)頭巷道通風(fēng)相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，可有效提高實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。

技術(shù)研發(fā)人員：王晉淼,肖俊,薛燕,范方銘,唐文玲,盛宇,王新豐,張孝強(qiáng),謝承煜,石東平,王龍,張寰宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湘潭大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30