一种110及N00工法开采工作面采空区瓦斯浓度分布模拟测试装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种110及N00工法开采工作面采空区瓦斯浓度分布模拟测试装置及使用方法，测试装置包括模型框架、顶板应力加载装置、瓦斯注入装置、通风装置和瓦斯浓度检测装置；本发明专利技术能够模拟110开采模式下工作面Y型通风和N00开采模式下工作面Z型通风两种不同通风系统下采空区瓦斯浓度分布规律，能够对采空区垮落体进行加载，模拟受载条件下采空区内部风流运移及瓦斯运移，能够通过红外瓦斯传感器实施监测采空区和巷道内风流和瓦斯浓度，并能够通过数据处理系统对数据进行分析，得到采空区和留巷内瓦斯浓度分布规律，模拟测试结果对于研究切顶卸压开采模式下采空区瓦斯分布规律及瓦斯灾害治理具有指导意义。

A simulation test device and application method of gas concentration distribution in goaf of 110 and N00 working methods

【技术实现步骤摘要】
一种110及N00工法开采工作面采空区瓦斯浓度分布模拟测试装置及使用方法
本专利技术涉及煤矿切顶卸压开采
，具体涉及一种110及N00工法开采工作面采空区瓦斯浓度分布模拟测试装置及使用方法。
技术介绍
近年来，随着矿井开采深度的不断增加，深部巷道围岩大变形问题引起的灾害事故愈发严重，煤层的开挖与煤柱的留设会导致围岩应力集中，留设煤柱也是对日益消耗的煤炭资源的一种浪费。为解决上述问题，何满潮院士根据“切顶短壁梁理论”提出无煤柱留巷110工法，即回采“1”个工作面只需掘进“1”个顺槽，留设“0”个煤柱。110工法在工作面回采前先通过NPR恒阻锚索支护巷道顶板，然后通过顶板定向预裂切缝切断巷道与采空区顶板之间的应力传递，从而使巷道顶板形成“切顶短壁梁结构”，工作面回采后，顶板沿切缝自行垮落通过支护形成巷帮，并用于下一工作面开采，实现了回采“1”个工作面只需掘进“1”个顺槽的无煤柱开采。在110工法基础上，又提出以N00工法为核心的长壁开采技术和装备体系，实现回采“N”个工作面，“0”条顺槽掘进、“0”个煤柱留设。无煤柱自成巷N00工法在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种110及N00工法开采工作面采空区瓦斯浓度分布模拟测试装置，其特征在于：包括模型框架（1）、顶板应力加载装置、瓦斯注入装置、通风装置和瓦斯浓度检测装置；/n模型框架（1）正下部为采空区（2），模型框架（1）为长方体形状，模型框架（1）底部四个角处分别设有固定底座，模型框架（1）底部底板上开设有若干开孔，开孔处均设有密封胶条，模型框架（1）四侧面下部设有可拆卸中空透明板，模型框架（1）四侧面上部设有固定中空钢板，相邻固定中空钢板接触处以及固定中空钢板与可拆卸中空透明板之间均通过密封胶密封连接，固定中空钢板内侧粘接一块固定木板（31）用于模拟切顶卸压采空区（2）留巷（33）内顶板，模型框架...

【技术特征摘要】
1.一种110及N00工法开采工作面采空区瓦斯浓度分布模拟测试装置，其特征在于：包括模型框架（1）、顶板应力加载装置、瓦斯注入装置、通风装置和瓦斯浓度检测装置；
模型框架（1）正下部为采空区（2），模型框架（1）为长方体形状，模型框架（1）底部四个角处分别设有固定底座，模型框架（1）底部底板上开设有若干开孔，开孔处均设有密封胶条，模型框架（1）四侧面下部设有可拆卸中空透明板，模型框架（1）四侧面上部设有固定中空钢板，相邻固定中空钢板接触处以及固定中空钢板与可拆卸中空透明板之间均通过密封胶密封连接，固定中空钢板内侧粘接一块固定木板（31）用于模拟切顶卸压采空区（2）留巷（33）内顶板，模型框架（1）内部填充不同配比磨料模拟冒落带与裂隙带；
顶板应力加载装置包含液压升降杆（3）、条钢（4）、顶板加压装置（5）和液压控制台（6），液压升降杆（3）穿过模型框架（1）底板上的开孔且均匀连接条钢（4），顶板加压装置（5）位于模型框架（1）顶部，顶板加压装置（5）包括加压装置和加压板（7），加压板（7）表面沿采空区（2）走向均匀开设通孔，液压控制台（6）用于分别控制液压升降杆（3）升降和顶板加压装置（5）加压；
瓦斯注入装置包括高压瓦斯气瓶（8）、注气管路（9）和瓦斯涌出控制台（10），高压瓦斯气瓶（8）依次连接有减压阀（11）、气体流量计（12）和瓦斯涌出控制台（10），注气管路（9）为瓦斯涌出通道，注气管路（9）平滑穿过加压板（7）表面通孔，瓦斯涌出控制台（10）用于模拟不同瓦斯涌出强度，瓦斯涌出控制台（10）由1号控制台（13）、2号控制台（14）和3号控制台（15）组成，1号控制台（13）与1号注气口（16）连接模拟遗煤瓦斯涌出，2号控制台（14）与2号注气口（17）连接模拟煤壁与采空区（2）底板瓦斯涌出，3号控制台（15）与3号注气口（18）和4号注气口（19）连接分别模拟冒落带瓦斯涌出和裂隙带瓦斯涌出；
通风装置包括可变式通风系统和可调节通风机（20），可变式通风系统位于采空区（2）前部，可变式通风系统包括总进风巷（21）、第一进风巷（22）、第二进风巷（23）、回风巷（24）和工作面（25），第一进风巷（22）与第二进风巷（23）内部分别设有第一阀门（26）和第二阀门（27），通过第一阀门（26）和第二阀门（27）可模拟工作面（25）Y型和Z型通风系统，可调节通风机（20）用于改变工作面（25）供风量；
瓦斯浓度检测装置包括红外瓦斯传感器（28）、数据采集系统（29）和数据处理系统（30）。


2.根据权利要求1所述的110及N00工法开采工作面采空区瓦斯浓度分布模拟测试装置，其特征在于：所述可拆卸中空透明板分为内外两侧，内侧布置有均匀分布的小孔供瓦斯逸散，外侧开设有1号注气口（16）。


3.根据权利要求1所述的110及N00工法开采工作面采空区瓦斯浓度分布模拟测试装置，其特征在于：若干所述条钢（4）水平均匀布置在采空区（2）内，条钢（4）右侧紧邻固定木板（31），每个条钢（4）上表面右侧粘接一块与条钢（4）宽度相等且和工作面（25）高度相等的下降木板（32），下降木板（32）随条钢（4）下降形成巷帮，开采完成后下落木板与固定木板（31）在采空区（2）形成留巷（33），并与工作面（25）、总进风巷（21）、第一进风巷（22）、第二进风巷（23）形成通路，每个条钢（4）上表面和条钢（4）与条钢（4）的接触面之间分别均匀布置小孔，条钢（4）下表面由液压升降杆（3）支撑，条钢（4）与条钢（4）紧靠，孔隙贯通，位于采空区（2）最前面的条钢（4）前表面设有2号注气口（17）。


4.根据权利要求1所述的110及N00工法开采工作面采空区瓦斯浓度分布模拟测试装置，其特征在于：所述注气管路（9）由内管（34）和外管（35）嵌套而成，内管（34）和外管（35）表面分别设有均匀分布的小孔，外管（35）底部小孔对侧均匀粘接有若干红外瓦斯传感器（28），内管（34）布孔一侧紧贴外管（35）并与外管（35）孔口对齐，内管（34）底部粘接有密封条（36）用于分隔外管（35），外管（35）上部设有3号注气口（18），3号注气口（18）与3号控制台（15）连接通过密封条（36）以下的小孔释放瓦斯并用于模拟冒落带瓦斯涌出，内管（34）另一侧表面设有刻度，内管（34）上部设有4号注气口（19）与3号控制台（15）连接通过密封条（36）以上的小孔释放瓦斯并用于模拟裂隙带瓦斯涌出。


5.根据权利要求1所述的110及N00工法开采工作面采空区瓦斯浓度分布模拟测试装置，其特征在于：红外瓦斯传感器（28）布置能充分反映沿工作面（25）走向、倾向以及采空区（2）不同高度间瓦斯浓度分布规律，红外瓦斯传感器（28）均匀布置有三层，从下到上分别为底层（37）、中层（38）和顶层（39）。


6.根据权利要求1所述的110及N00工法开采工作面采空区瓦斯浓度分布模拟测试装置，其特征在于：所述可调节通风机（20）与总进风巷（21）相连，总进风巷（21）、第一进风巷（22）、第二进风巷（23）、回...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈向军，贾奇，何满潮，王林，冯帅龙，李新建，赵伞，刘金钊，
申请(专利权)人：河南理工大学，中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：河南;41