[实用新型]矿井巷道围岩传热模拟实验装置

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及矿井巷道围岩传热模拟实验装置，尤其适用测试深部热害矿井围岩体或煤体传热过程以及模拟治理方案。

背景技术

煤炭是我国的主体能源，在经济社会发展中具有重要战略地位，其埋深在千米以下的储量有2.95×10⁵亿吨，占我国煤炭资源总量的53％。随着近几年来矿产资源长期大规模开发，埋藏于浅部的高品位矿产资源日益枯竭，大批煤矿以及非煤矿山过渡到深部开采，造成矿井工作环境相当恶劣，如能采用相关防护以及制冷降温措施，则可以明显改善深部热环境，从而促进煤炭工业的健康、持续发展。

我国华东地区以及华北地区多数煤矿进入深部，在深部开采条件下，岩体原始温度升高是井下工作条件恶化的重要原因，持续的高温将对人员的健康和工作能力造成极大的伤害。同时还降低井下设备的工作性能，减少设备使用寿命。中国煤炭建设协会在2007年组织制定了《煤矿井下热害防治设计规范》，而且在国家安全生产监督管理总局制定的《煤矿安全规程》(2007修订版)中也对煤矿井下各工作地点的最高温度作了详细规定。因此，对于矿井热害进行治理并进行相关研究已成为必然趋势。深部开采的原岩温度高是与浅部最明显的区别，也是对深部热害矿井热环境最重要的影响因素。对于高温围岩体内部以及围岩与风流之间的传热过程进行研究，探寻围岩内部及其与风流间相关传热机理是当前高温矿井的热害治理的重要前提工作。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种密闭性好，结构紧凑合理，可实现多围岩温度边界和多进风流参数的矿井巷道围岩传热模拟实验装置。

技术方案：本实用新型的矿井巷道围岩传热模拟实验装置，包括设在模型架上的模拟煤矿巷道围岩体的模型主体，模型主体的外部设有温控装置，中部设有贯穿模型主体的模拟巷道，模型主体设有制冷通风装置，模型主体中布置有与数据线相连的若干个热电偶，模拟巷道的进出口处均设置采集数据的温度传感器和风速传感器，各数据线经信号排线汇输给数据采集器，经数据采集器传给与其相连的计算机进行处理。

所述的温控装置由模型主体外表面覆盖的热水恒温袋，与热水恒温袋相连的温控加热器和流量控制阀门构成；所述的制冷通风装置由制冷机，与制冷机相连的空冷器、与空冷器相连的穿过模拟巷道的连接管、连接在连接管另一端的抽风机构成。

有益效果：选用与煤矿巷道围岩体相似的类似介质，通过开挖过程形成模拟巷道，与煤矿现场巷道形成过程相符合.可以方便地模拟不同围岩温度下通过不同参数风流后，风流温度和围岩体的温度场分布.当固定一种围岩体温度时，通过改变进风流参数，可以测试巷道周围岩体温度场分布情况和出风流的相关参数.改变围岩体温度时，同样通过改变进风流参数，测试围岩体温度场及出风流参数，得出与围岩体温度相对应的最优进风流参数.其密闭性好，结构紧凑合理，模拟效果好，在本技术领域内具有广泛的实用性.

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中A-A与D-D剖视结构示意图。

图3是图1中B-B与C-C剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的描述：

图1所示，本实用新型的巷道围岩传热模拟实验装置，在模型架14上的装有模拟煤矿巷道围岩体的模型主体1，模型主体1外表面覆盖热水恒温袋2，热水通过温控加热器11加热，经水泵12通过进水管道进入恒温袋，流量经过阀门13控制，构成热水循环保持热水恒温袋2恒温。模拟巷道贯穿模型主体1，制冷机4连接有空冷器3，空冷器3连接穿过模拟巷道的连接管15，连接管15另一端连接抽风机16，连接管15进入模拟巷道前，制冷机4将冷媒传给空冷器3，对风流预处理，抽风机16给模拟巷道形成负压，通过阀门17控制风量，构成煤矿现场的通风系统。模型主体1中布置有若干个热电偶，以测量巷道围岩体的温度场，热电偶的排列分四个面设置：A-A与D-D剖面结构图2所示；B-B与C-C剖面结构，图3所示。热电偶经过数据线7传给信号排线8，由数据采集器9采集后通过计算机10处理，进入模型主体1前的风流和流出模型主体1的风流，通过温度传感器5和风速传感器6采集数据，通过信号排线8汇到数据采集器9，由计算机10并行处理。