一种可拆卸通风网络模拟实验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种矿井通风网络解算模型，具体涉及一种矿井通风网络模拟实验系统。该系统包括底部托板、通风网络模拟系统和数据采集系统。通风网络模拟系统位于底部托板的上部，其主要包括由管道连通组成的主井、副井、风井、第一水平和第二水平。每个水平均由车场联络巷、进风大巷、回风大巷、采区运输上山等巷道连通组成。数据采集系统主要由数据采集仪、计算机和风量监测点、风压监测点组成。气源泵与主井和副井连通，采用压入式通风。该实验系统可拆卸重组、安装简单方便，能快速准确模拟不同生产条件下的模拟矿井实际通风系统，对实际矿井通风网络系统进行解算，有效指导矿井实际通风管理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种矿井通风网络解算模型，具体涉及一种矿井通风网络模拟实验系统。
技术介绍
矿井通风是指将新鲜空气不断地输送到井下各作业点，以增加井下氧气的浓度，经工作面把污浊有害的气体和粉尘等稀释并排出地表。其基本任务是向井下供给足够的新鲜空气，稀释有毒有害气体和粉尘，满足作业人员对合格空气的需求，保证矿山安全生产，调节井下微气候条件，创造良好的作业环境。在矿井的通风管理和灾害防治中，通风网络解算是一项非常重要的环节。随着工作面的推进、作业地点的迀移、巷道的掘进和弃用等生产条件的变化、自然风压改变，使矿井通风阻力及全矿的总需风量会随之变化。精确的通风网络解算，在新矿井的通风设计、老矿井的改造等都是必不可少的。通风网络解算已是瓦斯、粉尘、火等灾害防治的基础和重要手段。目前，对通风网络解算的研究主要是采用计算机软件对进行通风网络进行解算分析，通过数值计算和图像显示的方法，用于解决矿井通风工程问题。这种方法虽然能更加直观的显示通风模拟情况，但这些通风系统软件在实际应用时受到井下实际情况的复杂性和许多地质采矿工程技术条件限制，导致分析结果并不可靠。利用通风网络系统模拟实验系统进行模拟实验，是研究矿井实际通风网络解算的有效重要途径。CN203982676U公开了一种组合式矿井通风模型，其主要包括基座，在基座上表面水平装有运输水平，前部竖直装有支帮、侧面竖直装有边帮、后面竖直装有后帮，在支帮和边帮围成的框体倾斜面上装有采区板，采区板顶端台阶面水平装有回风水平板，所述的运输水平板、采区板、回风水平板上刻有巷道线条和风路线条，风路线条上有指示灯，在运输水平板的主井通穿孔中竖直装有主井筒，副井筒穿孔中竖直装有副井筒。该模型虽然能演示不同的通风系统，进行各种矿井通风系统的比较，清晰地反映各种通风系统在空间布置上的异同。但是该矿井通风模型只具有演示通风系统的功能，不具有模拟实际矿井通风系统，不能对实际矿井通风网络系统进行解算。因此，有必要设计一种通风网络模拟实验系统，以解决现有技术无法为矿井实际通风网络系统进行准确可靠模拟解算分析的缺陷。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可拆卸、重组、安装简单方便快捷，能快速准确真实模拟工作面的推进、作业地点的迀移、巷道的掘进和废弃、矿井向深水平开采等不同生产条件改变时的实际矿井通风系统，测算矿井通风阻力及全矿的总需风量的变化，对实际矿井通风网络系统进行解算，并实现矿井通风模拟系统的自适应可视化，从而有效指导矿井实际通风管理。本专利技术通过下述技术方案来实现:一种可拆卸通风网络模拟实验系统，包括底部托板、通风网络模拟系统和数据采集系统。通风网络模拟系统位于底部托板的上部，其主要包括由管道连通组成的主井、副井、风井、第一水平和第二水平。第一水平和第二水平巷道布置相同，均由车场联络巷、进风大巷、回风大巷、采区运输上山、采区轨道上山、采区回风石门和采区工作面连通组成。第一水平、第二水平的进风大巷分别通过两个联络巷与主井和副井连通。风井分别与第一水平、第二水平的回风大巷连通。数据采集系统主要由数据采集仪、计算机和位于通风网络模拟系统中的风量监测点、风压监测点组成。气源栗通过软管与主井和副井的入口连通。在风井上端口、联络巷中部、进风大巷中部、采区运输上山靠近回风大巷一侧、采区轨道上山靠近回风大巷一侧、采区回风石门靠近进风大巷一侧、风井的上部分别有模拟风门作用的阀门。联络巷中部的阀门，是为了控制从主井、副井进入每个水平进风大巷的风量。而采区运输上山、采区轨道上山、采区回风石门之上的阀门则保持封闭状态，阻止风流的通过，以保证风流从采区运输上山、采区轨道上山进入采区工作面，从采区回风石门回到回风大巷。主井、副井、和风井的管道直径为25mm ;联络巷、进风大巷、回风大巷的管道直径为20mm;采区运输上山、采区轨道上山、采区回风石门的管道直径为16mm;采区工作面的管道直径为10_。参考实际矿井中主井、副井、进风大巷、工作面等地点的风阻大小比例，又因为在一定条件下，管道直径越小通风阻力系数越大，所以，本模型一共采用25mm、20mm、16mm和1mm四种直径的不锈钢管。管道之间使用螺纹连接，以保证其可拆卸。除了模拟主井、副井与风井的管道上端口，其余管道的端口都需要以封口进行密闭处理，以保证整个通风网络模拟系统的气密性。采区工作面由U型管道组成，且当工作面推进时，U型管能适当增减管道长度来改变U型管整体长度，并且每翼都增设一组二通连接，以便增加一个U型管来增加采区工作面。在主井、副井和风井的上端口、进风大巷和回风大巷的中部、采区运输上山靠近进风大巷一侧、采区轨道上山靠近进风大巷一侧、采区回风石门靠近回风大巷一侧、采区工作面中部分别设有风量监测点和风压监测点。风量监测点和风压监测点分别由浮子流量计和压力传感器组成；浮子流量计通过二通与管道连接；压力传感器通过三通与管道连接。浮子流量计和压力传感器通过导线和高速压力数据采集仪、计算机串联连接。管道间由可拆卸的连接件连通。管道间连接处均有风量阀门。当实际矿井通风系统通风条件发生改变时，可以通过控制管道连接处设置的风量阀门来控制风量，使得试验效果更加真实有效。进一步，管道为钢管或透明的塑料管。进一步，底部托板的四个顶角位置处分别设有滚轮，使整个通风网络系统模型可以移动。本专利技术与现有技术相比有以下优点: (a)本模拟实验系统可拆卸、重组、安装简单方便快捷；(b)相对于现有技术，本模拟实验系统能快速准确真实模拟工作面的推进、作业地点的迀移、巷道的掘进和废弃、矿井向深水平开采等不同生产条件改变时的模拟实际矿井通风系统，测算矿井通风阻力及全矿的总需风量的变化，对实际矿井通风网络系统进行解算，并实现矿井通风模拟系统的自适应可视化，从而有效指导矿井实际通风管理。【附图说明】附图1是本专利技术的通风网络模拟系统的立体结构示意图； 附图2是本专利技术的通风网络模拟系统的主视图； 附图3是本专利技术的通风网络模拟系统的俯视图； 图中:1_主井；2-副井；3-风井；4_联络巷；5_进风大巷；6_回风大巷；7_米区运输上山；8_采区回风石门；9_采区轨道上山；10_采区工作面；11-风量监测点；12_风压监测点；13_阀门；14_底部托板；15_滚轮;A-第一水平；B_第二水平。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作更进一步的说明，以便本领域内的技术人员了解专利技术技术方案。一种可拆卸通风网络模拟实验系统，包括底部托板14、气源栗、通风网络模拟系统和数据采集系统。通风网络模拟系统位于底部托板14的上部主要包括由管道连通组成的主井1、副井2、风井3、第一水平和第二水平，所述第一水平和第二水平巷道布置相同，均由车场联络巷4、进风大巷5、回风大巷6、采区运输上山7、采区轨道上山9、采区回风石门8和当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可拆卸通风网络模拟实验系统，其特征在于，所述实验系统包括底部托板（14）、位于底部托板（14）上部的通风网络模拟系统和数据采集系统；所述的通风网络模拟系统主要包括由管道连通组成的主井（1）、副井（2）、风井（3）、第一水平和第二水平；所述第一水平和第二水平巷道布置相同，均由车场联络巷（4）、进风大巷（5）、回风大巷（6）、采区运输上山（7）、采区轨道上山（9）、采区回风石门（8）和采区工作面（10）连通组成；所述第一水平、第二水平的进风大巷（5）分别通过两个联络巷（4）与主井（1）和副井（2）连通；所述风井（3）分别与第一水平、第二水平的回风大巷（6）连通；所述数据采集系统主要由数据采集仪、计算机和位于通风网络模拟系统中的风量监测点（11）、风压监测点（12）组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张景钢，孙春峰，彭名浚，索诚宇，谢宏，
申请(专利权)人：华北科技学院，
类型：发明
国别省市：河北;13