【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及深部金属矿热害治理，尤其涉及一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置及实验方法。
技术介绍
1、随着金属矿开采深度的不断增加，原岩温度逐渐升高，深井热害问题日益显著。井下高温环境不仅会导致设备运行温度过高，引发设备故障，还会严重影响工人的生命健康安全和施工生产效率。深井热害环境的形成受多热源因素影响，例如：高温围岩壁面放热、空气自压缩放热、机电设备运转放热、矿物氧化放热、井下热水放热、人体散热、爆破放热等。其中高温围岩壁面放热是深井热害的最大热源，占总产热量的40％以上。
2、由于深部开采面临着井下环境复杂，生产劳动条件恶劣等问题，深部工程现场进行热害环境实验难度较大且成本高昂。因此，通过物理模拟实验装置仿真高温围岩壁面并构建深部热害环境是深部热害防治研究的重要方式。然而，现有的实验装置及实验方法在构建深部热环境时对围岩壁面温度实现方式及控制考虑不足。如现有技术中并未考虑高温围岩壁面对热环境的影响和深井高温围岩壁面温度的动态变化。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中并未考虑高温围岩壁面对热环境的影响和深井高温围岩壁面温度的动态变化的问题。
2、为解决上述存在的技术问题，本专利技术在第一方面提供了一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置，包括：
3、模拟巷道、温湿度传感器、风速传感器、碳纤维加热管、表面安装型热电阻和主控服务器；
4、通风模拟装置用于模拟实际巷道内的环境状态，主控服务器用于控
5、温湿度传感器、风速传感器均设置于模拟巷道内，用于监测实验风流的温度、湿度和风速，并将监测信息传输至主控服务器；
6、碳纤维加热管，用于对模拟巷道进行加热；
7、表面安装型热电阻用于监测模拟巷道的壁面温度，并将壁面温度信息传递至主控服务器。
8、进一步地，模拟巷道包括：热传导内壁层和保温隔热层；
9、碳纤维加热管设置于热传导内壁层与保温隔热层之间，用于加热模拟巷道的热传导内壁层。
10、进一步地，温湿度传感器和风速传感器均为多个；
11、至少一个温湿度传感器和至少一个风速传感器均设置于模拟巷道的进风端，用于监测实验初始风流的温度、湿度和风速；
12、至少一个温湿度传感器和至少一个风速传感器均设置于模拟巷道拱顶中间位置，用于监测风流受高温壁面热对流后的温度、湿度和风速；
13、至少一个温湿度传感器和至少一个风速传感器均设置于模拟巷道末端，用于监测在模拟巷道高温环境中的风流温度、湿度和风速。
14、进一步地，主控服务器包括：壁面温度信息采集模块；
15、壁面温度信息采集模块与表面安装型热电阻相连，用于收集整理表面安装型热电阻反馈的壁面温度信息，并上传至信息存储模块。
16、进一步地，主控服务器包括：信息存储模块；
17、信息存储模块用于记录存储壁面温度信息和实验风流温度、湿度、速度信息。
18、进一步地，主控服务器包括：温度控制模块；
19、温度控制模块与碳纤维加热管和表面安装型热电阻相连；用于实时读取表面安装型热电阻反馈的壁面温度信息，并与预设目标壁面温度进行比对；
20、根据比对结果调控碳纤维加热管加热功率，用于使壁面温度保持动态恒定。
21、进一步地，主控服务器包括：风流信息采集模块；
22、风流信息采集模块用于收集整理温湿度传感器和风速传感器反馈的模拟高温环境下实验风流的温度、湿度和速度信息，并上传至信息存储模块。
23、本申请第二方面提及了一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置的实验方法，采用如第一方面的通风模拟装置进行实验，其特征在于，
24、步骤一：设定热传导内壁层的壁面目标温度，并将目标温度输入主控服务器中；
25、步骤二：根据热传导内壁层的壁面目标温度初设碳纤维加热管的加热功率，用于对热传导内壁层进行初步加热；
26、步骤三：对热传导内壁层壁面温度恒温调控，模拟井下初始热害环境；
27、步骤四：构建围岩壁面稳定热流量散热条件下的通风模拟实验的高仿真深井热害环境或围岩壁面温度动态恒定条件下的通风模拟实验的高仿真深井热害环境；
28、步骤五：基于步骤四构建的高仿真深井热害环境，改变实验风流的温度、湿度和速度开展通风降温模拟实验；
29、步骤六：读取信息存储模块内的壁面温度信息和风流参数信息，开展深井热环境模拟状态下的通风降温热物理参数分析。
30、进一步地，实验方法中的步骤四：包括：
31、步骤401：围岩壁面稳定热流量散热条件下的通风模拟实验方法：
32、记录并保持实验初始条件，关闭温度控制模块，保持碳纤维加热管的加热功率不变，固定热流量用于补充热传导内壁层的壁面温度；
33、改变实验风流的温度、湿度和速度，进行围岩壁面稳定热流量散热条件下的通风模拟实验，温度信息采集模块和风流信息采集模块监测壁面温度和实验风流的参数变化；
34、或，
35、步骤402：围岩壁面温度动态恒定条件下的通风模拟实验方法：
36、记录实验初始条件，保持温度控制模块为开启状态，改变实验风流的温度、湿度和速度，进行围岩壁面温度动态恒定下的通风模拟实验，若壁面温度发生变化，实际温度≠目标温度的情况下，温度控制模块重复步骤三，对碳纤维加热管的功率进行调控，使壁面温度保持动态恒定，使实际温度＝目标温度。
37、进一步地，实验方法中的步骤三：包括：
38、步骤301：初步加热开始后，表面安装型热电阻实时监测热传导内壁层的壁面温度并将温度信息传递至主控服务器中的温度控制模块和壁面温度信息采集模块；
39、步骤302：壁面温度信息采集模块采集表面安装型热电阻实时传递的壁面温度信息，并将数据传递至信息存储模块进行记录存储；
40、步骤303：温度控制模块根据表面安装型热电阻传递的壁面实际温度与目标温度进行比对分析；
41、当实际温度＞目标温度时，巷道内壁面实际温度高于目标温度，温度控制模块将根据实际温度和目标温度的差值，降低碳纤维加热管的加热功率；
42、当实际温度＜目标温度时，巷道内壁面实际温度低于目标温度，温度控制模块再次判断实际温度和目标温度的差值并增大碳纤维加热管的加热功率，直至实际温度＝目标温度，模拟出未通风状态下恒定温度的高温围岩壁面；
43、步骤304：根据现场送风数据将指定温度、湿度和速度的实验风流送入模拟巷道，循环步骤303进行壁面温度调控，直至实际温度＝目标温度。
44、本申请的有益效果为：
45、本专利技术提供了一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置及实验方法，其中，模拟装置包括：模拟巷道、温湿度传感器、风速传感器、碳纤维加热管、表面安装型热电阻和主本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置，其特征在于，所述主控服务器包括：信息存储模块；
6.根据权利要求1所述的一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置，其特征在于，所述主控服务器包括：温度控制模块；
7.根据权利要求5所述的一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置，其特征在于，所述主控服务器包括：风流信息采集模块；
8.一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置的实验方法，采用如权利要求1-7任一项所述的通风模拟装置进行实验，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置的实验方法，其特征在于，
10.根据权利要求8所述的一种可控岩温
...【技术特征摘要】
1.一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的一种可控岩温的深井热害环境通风模拟装置，其特征在于，所述主控服务器包括：信息存储模块；
6.根据权利要求1所述的一种可控岩温的深井热害环境通...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞博学，任向辉，冯夏庭，张希巍，高继开，王强，侯际宇，李亮，李龙昊，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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