CN114778740A - 一种模拟不同条件下采空区有害气体涌出规律的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟不同条件下采空区有害气体涌出规律的装置，主要包括存储罐、加压装置、温度调节装置、高压钢瓶、测温表以及监测装置，所述存储罐设置在温度调节装置内，所述存储罐的下端与高压钢瓶相连，存储罐的上端分别连接有监测装置和测温表，所述存储罐与监测装置中间设有加压装置。本发明装置中的温度调控装置、加压装置、高压钢瓶能够还远煤矿井下各类条件，对不同地区、不同条件下的煤矿采空区中的有害气体进行精准模拟，本发明装置可以提前对矿井自燃性火灾发生所产生的气体情况进行模拟，且模拟条件更为完善，降低了使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种模拟不同条件下采空区有害气体涌出规律的装置。
背景技术
煤矿采空区等松散煤体堆积区容易产生CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、C3H8等气体，这些气体在矿井一般为有害气体，威胁井下人员生命及健康，同时该类气体也作为预报煤自燃的指标气体。因此研究松散煤体产生气体的规律意义重大。
矿井有害气体可能是煤氧复产生气体，也有可能是煤中吸附气体脱附产生的。有害气体的产生量与温度、压力、环境气体成份等有关。目前一般通过升温氧化或脱附实验测定其释放气体成份，分析有害气体产生量。我国一些高海拔地区气压很低（如青海省一些煤矿海拔高达3000m以上，压力降低33kPa），也有一些埋深较大的煤矿气压较高（如东部深井开采，工作面为海拔－1000m以下，压力增加11kPa）。由于矿井下环境复杂多变，难以预测，因而同样实验条件下测定的煤的有害气体释放规律于实际条件的适用性较差，缺少在压力、温度、环境气体成份均发生变化的耦合作用下，煤释放气体成份的实验研究装置。因此亟需本领域技术人员研制一种能在不同压力、温度、气氛条件下模拟煤释放各种气体规律的装置。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种模拟不同条件下采空区有害气体涌出规律的装置。解决了现有技术中检测地点受限、适用性差的问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种模拟不同条件下采空区有害气体涌出规律的装置，具体包括存储罐（1）、加压装置、温度调节装置（2）、高压钢瓶（3）、测温表（4）以及监测装置（5），所述存储罐（1）设置在温度调节装置（2）内，所述存储罐（1）的下端与高压钢瓶（3）相连，存储罐（1）的上端分别连接有监测装置（5）和测温表（4）。
进一步地，所述存储罐（1）中主要有碎煤块（101）、一氧化碳气罐、甲烷气罐。
进一步地，所述温度调节装置（2）为控温箱。
进一步地，所述高压钢瓶（3）为氧气高压钢瓶（302）和氮气高压钢瓶（302）。
更进一步地，所述存储罐（1）与高压钢瓶（3）之间设有第一调节阀（601）和第一压力表（602），所述氧气高压钢瓶（301）和氮气高压钢瓶（302）上方均设有一个流量计（603）。
进一步地，所述监测装置（5）为气相色谱仪。
更进一步地，所述存储罐（1）与气象色谱仪之间依次设有第二调节阀（604）、第二压力表（605）以及加压装置。
更进一步地，所述加压装置为真空泵（606）。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
采用本发明的装置在实验室内能够对煤矿采空区的有害气体进行模拟测量，确保测量环境的安全性，解决了矿井条件下作业困难的问题；本发明装置中的温度调控装置能模拟各类温度下气体的涌出规律，加压装置能模拟在各种大气压力下气体的涌出规律，同时也能对海拔较高或是海拔在水平面以下的矿井情况模拟；氧气高压钢瓶及氮气高压钢瓶在调节阀的作用下能模拟空气充足或稀薄情况下的气体涌出规律，满足对于高原煤矿等特殊地形煤矿的模拟条件，且通过调节流量计，可以控制气体进入的流量，较好的满足不同矿井下其进风流量及流速的需求。本发明装置可以提前对矿井自燃性火灾发生所产生的气体情况进行模拟，且模拟条件更为完善，降低了使用要求。
附图说明
图1是实施例装置气体涌出规律模拟原理图
附图标记：1为存储罐；101为碎煤块；2为温度调节装置；3为高压钢瓶；301为氧气高压钢瓶；302为氮气高压钢瓶；4为测温表；5为监测装置；601为第一调节阀；602为第一压力表；603为流量计；604为第二调节阀；605为第二压力表；606为真空泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例的一种模拟不同条件下采空区有害气体涌出规律的装置，具体包括存储罐1、加压装置——真空泵606、温度调节装置2——控温箱、加湿装置、高压钢瓶3——氧气高压钢瓶301、氮气高压钢瓶302、测温表4以及监测装置5——气相色谱仪，存储罐1设在控温箱2内部，存储罐1内存有碎煤块101、一氧化碳气罐、甲烷气罐等气体气罐，存储罐1的下端与氧气高压钢瓶301以及氮气高压钢瓶302通过管道相连，管道上设有第一调节阀601和第一压力表602，在氧气高压钢瓶301和氮气高压钢瓶302上方均设有一个流量计603；存储罐1的上端分别连接有气相色谱仪5和测温表4，存储罐1与气象色谱仪5之间依次设有第二调节阀604、第二压力表605以及真空泵606。
本实施例装置的工作原理：该装置为半密封装置，其空间外形与井下条件类似，存储罐中的碎煤块以及一氧化碳、甲烷等气体的气罐用来模拟矿井下的有害气体条件，给该装置内工作面进风侧通入正常矿井气体，回风侧设置气象色谱仪用以检测各项有害气体的浓度。该实施例装置中的加压装置以及控温箱能够随时调节模拟装置中的压力及温度，回风侧尾部的气相色谱仪等监测装置能够准确的检测气体的变化情况，从而较为精准的模拟出各类矿井条件下的气体涌出规律。
本实施例的有益效果：采用本实施例装置能够在实验室内进行测量，确保测量环境的安全性，解决了矿井条件下作业困难的问题；本发明装置中的温度调控装置能模拟各类温度下气体的涌出规律，加压装置能模拟在各种大气压力下气体的涌出规律，同时也能对海拔较高或是海拔在水平面以下的矿井情况模拟；氧气高压钢瓶及氮气高压钢瓶在调节阀的作用下能模拟空气充足或稀薄情况下的气体涌出规律，满足对于高原煤矿等特殊地形煤矿的模拟条件，且通过调节流量计，可以控制气体进入的流量，较好的满足不同矿井下其进风流量及流速的需求。本发明装置可以提前对矿井自燃性火灾发生所产生的气体情况进行模拟，且模拟条件更为完善，降低了使用要求。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种模拟不同条件下采空区有害气体涌出规律的装置，其特征在于：包括存储罐（1）、加压装置、温度调节装置（2）、高压钢瓶（3）、测温表（4）以及监测装置（5），所述存储罐（1）设置在温度调节装置（2）内，所述存储罐（1）的下端与高压钢瓶（3）相连，存储罐（1）的上端分别连接有监测装置（5）和测温表（4），所述存储罐（1）与监测装置（5）中间设有加压装置。
2.根据权利要求1所述的一种模拟不同条件下采空区有害气体涌出规律的装置，其特征在于：所述存储罐（1）中主要有碎煤块（101）、一氧化碳气罐、甲烷气罐。
3.根据权利要求1所述的一种模拟不同条件下采空区有害气体涌出规律的装置，其特征在于：所述温度调节装置（2）为控温箱。
4.根据权利要求1所述的一种模拟不同条件下采空区有害气体涌出规律的装置，其特征在于：所述高压钢瓶（3）为氧气高压钢瓶（301）和氮气高压钢瓶（302）。
5.根据权利要求4所述的一种模拟不同条件下采空区有害气体涌出规律的装置，其特征在于：所述存储罐（1）与高压钢瓶（3）之间设有第一调节阀（601）和第一压力表（602），所述氧气高压钢瓶（301）和氮气高压钢瓶（302）上方均设有一个流量计（603）。
6.根据权利要求1所述的一种模拟不同条件下采空区有害气体涌出规律的装置，其特征在于：所述监测装置（5）为气相色谱仪。
7.根据权利要求6所述的一种模拟不同条件下采空区有害气体涌出规律的装置，其特征在于：所述存储罐（1）与气象色谱仪之间依次设有第二调节阀（604）、第二压力表（605）以及加压装置。
8.根据权利要求7所述的一种模拟不同条件下采空区有害气体涌出规律的装置，其特征在于：所述加压装置为真空泵（606）。
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