采空区漏风流场定时定点测定装置及使用和测定方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种采空区漏风流场测定技术，采空区漏风流场定时定点测定装置，其中杠杆通过杠杆支撑轴可转动的连接在箱体内，杠杆第一侧对应示踪气体瓶瓶口处具有瓶塞；杠杆第二侧内置滑道，该滑道靠近杠杆支撑轴杆的端部设有弹簧，滑块置于滑道内，滑道远离杠杆支撑轴杆一侧顶部具有拨动开口；定时装置置于杠杆第二侧上方，定时装置具有可通过定时装置驱动转动的定时装置轴杆，该定时装置轴杆上安装定时装置指针，且定时装置轴杆与拨动开口相对，定时装置指针自由末端的移动路劲进入拨动开口。本装置能完成采空区漏风流场测定。本发明专利技术还提出采空区漏风流场定时定点测定装置的使用方法、以及采空区漏风流场定时定点测定方法。

【技术实现步骤摘要】
采空区漏风流场定时定点测定装置及使用和测定方法
本专利技术涉及一种采空区漏风流场测定技术，特别是采空区漏风流场定时定点测定装置及使用和测定方法。
技术介绍
煤矿的瓦斯灾害与煤层自燃复合灾害集中关联于采空区。采空区物理特征直接关系到流场特性，瓦斯和火灾防治获得长足进展，也有赖于对其特征的深入认识。目前，研究采空区流场特征技术手段大致可分为三类，分别是理论分析、数值模拟和相似模拟。对采空区流场特性的研究，其进展伴随对采空区物理场认识的加深而深入。在其发展过程中经历了并联风路模型、平面无涡流源汇模型、管网模型和滤流场模型等几个阶段。早期，以采空区空气流动属于层流和湍流之间的过渡流为基础，通过管网化划分并建立滤流场数学模型，并用网络解算的方法进行了数值模拟。之后通过建立采空区滤流场数学模型，应用极限风速法对采空区三带划分进行了研究。近年来的研究表明，综放开采后上覆岩层所形成的形态并非是传统意义上的“三带”特征，而是随工作面的推进，裂隙分布特征亦随之变化。基于关键层理论，提出煤层采动后上覆岩层采动裂隙呈两阶段发展规律并形成“O”形圈分布特征。李树刚提出煤层综放开采后，采场上覆岩层中的破断裂隙和离层裂隙贯通后在空间上的分布是一个动态变化的采动裂隙椭抛带。国内对瓦斯治理及火灾防治的要求越来越高，治理技术也越来越精细化，但精细化治理所需的基础数据获取等手段却进展较慢。与瓦斯治理相关的采空区瓦斯涌出原理、影响因素及涌出范围等基础性的研究工作落后于瓦斯治理技术的发展。目前科研院所及矿方主要针对采空范围内能观测到的瓦斯异常涌出情况提出治理方案，对治理方案的理论依据和基础数据的获取手段有限，主要利用采空区束管及数值模拟的数据作为理论支撑，已经不能满足精细化瓦斯治理的需求。目前国内外对采空区流场的分布特征的研究，尚未解决直接测量采空区流动场参数的方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出的采空区漏风流场定时定点测定装置，其可以测定采空区流场内气体流动方向、气体流动速度和漏风流的流动范围。同时本专利技术还提出采空区漏风流场定时定点测定装置的使用方法、以及采空区漏风流场定时定点测定方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：在第一个技术方案中，采空区漏风流场定时定点测定装置，包括箱体、以及设置在箱体内部的示踪气体瓶、瓶塞、杠杆、杠杆支撑轴杆、滑块、滑块挡板和定时装置，其中箱体上设有释放孔，所述杠杆支撑轴杆连接在杠杆中段，杠杆通过杠杆支撑轴可转动的连接在箱体内，示踪气体瓶顶部具有瓶口，示踪气体瓶设置在杠杆第一侧的下方，杠杆第一侧对应示踪气体瓶瓶口处具有瓶塞；所述杠杆第二侧内置滑道，该滑道靠近杠杆支撑轴杆的端部设有弹簧，滑道远离杠杆支撑轴杆的端部设有滑块挡板，滑块置于滑道内，滑道远离杠杆支撑轴杆一侧顶部具有拨动开口；所述定时装置置于杠杆第二侧上方，定时装置具有可通过定时装置驱动转动的定时装置轴杆，该定时装置轴杆上安装定时装置指针，且定时装置轴杆与拨动开口相对，定时装置指针自由末端的移动路劲进入拨动开口；在起始状态时，杠杆水平，定时装置指针止动滑块并通过滑块挤压弹簧使弹簧压缩，瓶塞封闭示踪气体瓶瓶口；在定时装置指针离开滑块后，弹簧可将滑块推移至拨动开口处；在定时装置指针通过定时装置驱动按照预定时间旋转到拨动开口处时，定时装置指针下压滑块，并使瓶塞从示踪气体瓶瓶口移开。在第一个技术方案中，作为优选的，所述箱体内设有用于平衡杠杆的硬片，该硬片设置在杠杆靠近第二端部的上方处。在第一个技术方案中，作为优选的，所述滑块长度大于拨动开口的开口长度。在第一个技术方案中，作为优选的，所述释放孔设置在箱体的周围和上方。在第二个技术方案中，采空区漏风流场定时定点测定装置的使用方法，使用如第一个技术方案中所述的采空区漏风流场定时定点测定装置，将采空区漏风流场定时定点测定装置调试好，瓶塞塞紧示踪气体瓶的瓶口，定时装置指针位于拨动开口内部，滑块压缩弹簧，杠杆处于平衡状态；定时装置启动定时，定时装置指针离开拨动开口，在弹簧的推动作用下，滑块朝向拨动开口滑动，直至拨动开口被滑块挡住，杠杆处于平衡状态；当到达定时时间后，定时装置指针通过接触滑块驱动杠杆第二侧下沉，并使杠杆第一侧抬起，瓶塞从示踪气体瓶上拔出，示踪气体由示踪气体瓶内释放至箱体内部，经释放孔释放至箱体外部，完成示踪气体定时释放。在第三个技术方案中，采空区漏风流场定时定点测定方法，使用如第一个技术方案中所述的采空区漏风流场定时定点测定装置，在煤矿井下工作面正在回采过程中，将采空区漏风流场定时定点测定装置放置于采煤工作面液压支架后溜尾位置，沿采煤工作面走向方向距后溜尾的距离为Y，采空区漏风流场定时定点测定装置进行定时为T，在T时间内，采煤工作面推进到某个位置时，此时推进长度为S，沿采煤工作面每隔10m设置一个示踪气体接收位置，每个示踪气体接收位置均设置示踪气体接收器进行接收，并记录各示踪气体接收位置的接收示踪气体的释放时间、接收时间和示踪气体浓度，计算出示踪气体在煤矿井下采空区内的流动速度V＝(S+Y)/T，确定示踪气体的流动方向与流动范围，从而判断出煤矿井下采空区流场的气体流动方向和漏风范围。在第三个技术方案中，作为优选的，重复实施上述的采空区漏风流场定时定点测定方法，待前一组定时定点测定装置内的示踪气体全部接收完毕后，根据前一组释放时间、接收时间和示踪气体浓度数据，再进行下一组定时定点测定装置的测定位置，在得到多组的数据后，通过多组数据拟合的方式来实现采空区气体流场参数的准确测定。使用本专利技术的有益效果是：利用采空区漏风流场定时定点测定装置，对煤矿井下采空区的漏风流场相关参数进行测定，主要测定参数有流场内气体流动方向、气体流动速度、漏风流的流动范围。利用本专利技术中的测定装置及测定方法测得的相关参数，提供采空区内漏风流场的基础数据，辅助数值模拟和数学计算等方法，更为准确的得出采空区漏风流场的流动状态，指导采空区瓦斯治理和火灾防治工作。目前国内外对现采工作面采空区的探测手段主要为数值模拟和数据统计分析等，本专利技术首次提出采空区内部气体流动状态的测定方法，能解决采空区内漏风流场相关参数的测定问题，在瓦斯治理和采空区火灾防治等方面具有积极的推动意义。同时，本专利技术也能丰富瓦斯防治的技术手段，为瓦斯治理的精细化提供基础数据，填补了采空区漏风流场直接测定方法的技术空白，作为一项新装置、新方法，将能在全国范围内上千个煤矿企业得到推广应用，进而加快本专利技术技术成果的转化和应用。附图说明图1是本专利技术采空区漏风流场定时定点测定装置处于未定时状态原理图。图2是本专利技术采空区漏风流场定时定点测定装置处于已定时状态原理图。图3是本专利技术采空区漏风流场定时定点测定装置定时释放完成后装置状态原理图。图4是本专利技术采空区漏风流场定时定点测定装置定时完成后置于工作面后溜尾位置图。图5是本专利技术工作面推进一定距离采空区漏风流场定时定点测定装置内示踪气体释放后置于采空区内的位置图。图6是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.采空区漏风流场定时定点测定装置，其特征在于：包括箱体、以及设置在箱体内部的示踪气体瓶、瓶塞、杠杆、杠杆支撑轴杆、滑块、滑块挡板和定时装置，其中箱体上设有释放孔，所述杠杆支撑轴杆连接在杠杆中段，杠杆通过杠杆支撑轴可转动的连接在箱体内，示踪气体瓶顶部具有瓶口，示踪气体瓶设置在杠杆第一侧的下方，杠杆第一侧对应示踪气体瓶瓶口处具有瓶塞；所述杠杆第二侧内置滑道，该滑道靠近杠杆支撑轴杆的端部设有弹簧，滑道远离杠杆支撑轴杆的端部设有滑块挡板，滑块置于滑道内，滑道远离杠杆支撑轴杆一侧顶部具有拨动开口；所述定时装置置于杠杆第二侧上方，定时装置具有可通过定时装置驱动转动的定时装置轴杆，该定时装置轴杆上安装定时装置指针，且定时装置轴杆与拨动开口相对，定时装置指针自由末端的移动路劲进入拨动开口；/n在起始状态时，杠杆水平，定时装置指针止动滑块并通过滑块挤压弹簧使弹簧压缩，瓶塞封闭示踪气体瓶瓶口；在定时装置指针离开滑块后，弹簧可将滑块推移至拨动开口处；在定时装置指针通过定时装置驱动按照预定时间旋转到拨动开口处时，定时装置指针下压滑块，并使瓶塞从示踪气体瓶瓶口移开。/n

【技术特征摘要】
1.采空区漏风流场定时定点测定装置，其特征在于：包括箱体、以及设置在箱体内部的示踪气体瓶、瓶塞、杠杆、杠杆支撑轴杆、滑块、滑块挡板和定时装置，其中箱体上设有释放孔，所述杠杆支撑轴杆连接在杠杆中段，杠杆通过杠杆支撑轴可转动的连接在箱体内，示踪气体瓶顶部具有瓶口，示踪气体瓶设置在杠杆第一侧的下方，杠杆第一侧对应示踪气体瓶瓶口处具有瓶塞；所述杠杆第二侧内置滑道，该滑道靠近杠杆支撑轴杆的端部设有弹簧，滑道远离杠杆支撑轴杆的端部设有滑块挡板，滑块置于滑道内，滑道远离杠杆支撑轴杆一侧顶部具有拨动开口；所述定时装置置于杠杆第二侧上方，定时装置具有可通过定时装置驱动转动的定时装置轴杆，该定时装置轴杆上安装定时装置指针，且定时装置轴杆与拨动开口相对，定时装置指针自由末端的移动路劲进入拨动开口；
在起始状态时，杠杆水平，定时装置指针止动滑块并通过滑块挤压弹簧使弹簧压缩，瓶塞封闭示踪气体瓶瓶口；在定时装置指针离开滑块后，弹簧可将滑块推移至拨动开口处；在定时装置指针通过定时装置驱动按照预定时间旋转到拨动开口处时，定时装置指针下压滑块，并使瓶塞从示踪气体瓶瓶口移开。


2.根据权利要求1所述的采空区漏风流场定时定点测定装置，其特征在于：所述箱体内设有用于平衡杠杆的硬片，该硬片设置在杠杆靠近第二端部的上方处。


3.根据权利要求1所述的采空区漏风流场定时定点测定装置，其特征在于：所述滑块长度大于拨动开口的开口长度。


4.根据权利要求1所述的采空区漏风流场定时定点测定装置，其特征在于：所述释放孔设置在箱体的周围和上方。


5.采空区漏风流场定时定点测定装置的使用方法，使用如权利要求1-4任一项所述的采空区漏风流场定时定点测定装置，其特征在于：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春刚，孙珍平，段宏飞，吕文陵，刘宝志，翁旭泽，李铁良，孙亮，刘浩，张东旭，唐辉，赵国会，
申请(专利权)人：煤科集团沈阳研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21