CN206920367U - 一种巷道围岩温度场相似模拟实验平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种巷道围岩温度场相似模拟实验平台，该实验平台由三大系统组成，分别是风流温度控制系统、相似模拟实验系统以及温度监测系统。所述风流温度控制系统，其高低温风流交变试验箱腔室一侧开有两个气孔，气孔的外延伸与保温管道相连接，保温管道的出气孔侧有一风速测试仪及试验箱的顶部有一变频风机；所述相似模拟实验系统，其模型框架内部盛有相似材料，而其框架中轴线处有一模拟巷道；所述温度监测系统，其热敏电阻布置在相似材料的内部，通过信号传输导线与数据采集器的一端相连，而其另一端与数据显示器相连。该实验平台装置可实现实时观测模拟围岩材料内部的温度变化，能够完成多种工况下围岩温度场的模拟测试。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种矿井降温领域实验装置，尤其涉及一种巷道围岩温度场相似模拟实验平台。
背景技术
随着矿井开采深度及机械化开采程度的增加，我国矿井热害问题日趋突出，为此各种热害防治技术及措施应运而生。然而，在实施矿井降温技术措施的过程中，其经济性和合理性在很大程度上取决于矿井风流温度预测的准确性。巷道围岩散热是高温矿井主要的热源之一，因此准确的计算巷道围岩散热是整个矿井风温预测的关键组成部分。由于井下环境条件恶劣，巷道围岩散热以及围岩温度场的变化受到围岩地质条件、通风条件以及围岩形状等因素的影响，使得现场实测围岩内部温度变得异常困难。然而通过简化问题，采用实验室相似试验的方法，可以解决现场实测的不足，最后根据试验结果，与理论结果进行对比分析，可以为矿井降温技术措施提供相关理论基础。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供了一种应用于矿井降温试验研究方面的巷道围岩温度场相似模拟实验平台，通过该实验平台可以简化实验周期，解决了现场测试的不足，真实模拟井下围岩温度场变化规律，从而可以对巷道围岩内部温度以及壁面散热规律进行分析，进而对风流温度进行预测，为矿井降温技术措施的实施提出经济可行的建议。
本实用新型解决上述问题是通过以下技术方案实现：
该实验平台其特征在于由三大系统组成，分别为风流温度控制系统01、相似模拟实验系统02以及温度监测系统03；所述的风流温度控制系统01包括高低温风流交变试验箱11、变频风机12、保温管道13以及风速测量仪14；所述的相似模拟实验系统02包括相似模型框架21、隔热保温材料22、围岩相似材料23、相似模拟巷道24、温度监测点25以及风流方向标示符26；所述的温度监测系统03包括热敏电阻31、信号传输导线32、数据采集器33以及数据显示器34。
所述的高低温风流交变试验箱11，用于产生试验所需风流，其试验箱腔室的一侧开有两个气孔，分别作为实验所需风流的回气孔和出气孔，两个气孔的外延伸端分别与保温管道13相连接。
所述的变频风机12，其特征在于固定于高低温风流交变试验箱11顶部，用于调节高低温风流交变试验箱11出风流的流速。
所述的保温管道13，其特征在于材质为铝箔软管加超细玻璃棉，用于输送出气流和回气流。
所述的风速测量仪14，其特征在于监测探头布置在高低温交变试验箱11出风侧保温管道13的内部，用于监测高低温交变试验箱11出风气流的流速。
所述的相似模型框架21，其特征在于采用不锈钢经过焊接而成，其内部用于盛放实验所采用的围岩相似材料23。
所述的围岩相似材料23，其特征在于可以为石膏、沙土、水泥、石灰和泥土等，使用过程中，围岩相似材料23可以为其中一种或者多种相互混合。
所述的相似模拟巷道24，其特征在于位于相似模型框架21的中轴线处，其断面形状根据实验要求可以为圆形、矩形、拱形和梯形等，所述的相似模拟巷道24两端分别为实验风流的进气口侧和出气口侧。
所述的隔热保温材料22，其特征在于布置在相似模型框架21的进气口端外侧和出气口端外侧，用于减少相似模型框架21内的热量损失。
所述的温度监测系统03，其特征在于所述的热敏电阻31，在温度监测点25处，均匀的布置在围岩相似材料23的内部，其作用是为了监测围岩相似材料23内部以及保温管道13内部的温度变化，通过信号传输导线32将监测到的温度信号传递到数据采集器33，数据采集器33将采集的信号再传递给数据显示器34，可以实现实时观测到围岩相似材料23 内部以及保温管道13内部的温度变化。
本实用新型具有如下优点：
(1)本实用新型涉及的巷道围岩温度场相似模拟实验取材广泛，可操作性强，易于控制，能够真实模拟井下巷道围岩内部温度变化规律，得出不同进风条件下，巷道围岩内部温度场的变化过程，从而对矿井降温技术措施的实施提供实验基础。
(2)本实用新型结构简单，能够根据不同进风风速、不同进风温度和不同的相似模拟实验材料，灵活方便的监测上述不同工况下相似模型内部的温度场变化规律。
(3)本实用新型的温度传感器，可以实时监测围岩相似材料内以及巷道内风流温度的变化，实现全过程中围岩相似材料内部温度的记录与分析。
(4)本实用新型的风流温度控制系统，可以实现出风流温度周期性的变化，从而使实验过程更加贴近于实际巷道内风流温度的变化规律，保证实验过程中实验结果真实性。
附图说明
图1为本实用新型实施例提出的巷道围岩温度场相似模拟实验平台结构示意图。
图2为本实用新型实施例提出的相似模型框架21结构示意图。
图3为本实用新型实施例提出的巷道围岩温度场相似模拟实验平台常见的四种梯形、矩形、圆形和拱形形状的相似模拟巷道24结构示意图。
图中高低温风流交变试验箱11、变频风机12、保温管道13、风速测量仪14、相似模型框架21、隔热保温材料22、围岩相似材料23、相似模拟巷道24、温度监测点25、风流方向标示符26、热敏电阻31、信号传输导线32、数据采集器33、数据显示器34。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型技术方案的具体实施例作详细说明：
本实用新型提供了一种巷道围岩温度场相似模拟实验平台，该实验平台由三大系统组成，分别由风流温度控制系统01、相似模拟实验系统02以及温度监测系统03构成；所述的风流温度控制系统01包括高低温风流交变试验箱11、变频风机12、保温管道13以及风速测量仪14；所述的相似模拟实验系统02包括相似模型框架21、隔热保温材料22、围岩相似材料23、相似模拟巷道24、温度监测点25以及风流方向标示符26；所述的温度监测系统03包括热敏电阻31、信号传输导线32、数据采集器33以及数据显示器34。
高低温风流交变试验箱11用于产生模拟实验所需的不同情况的风流温度，为了引出高低温风流交变试验箱11内的风流，在高低温风流交变试验箱11腔室的一侧开有两个气孔，分别作为实验的回气孔和出气孔，同时在高低温风流交变试验箱11顶部安装有一变频风机12，该变频风机12用于调节出风流的流速，两个气孔的外延伸分别连接一定长度的保温管道13，该保温管道13用来输送高低温风流交变试验箱11所产生的风流，同时在高低温风流交变试验箱11腔室外出气孔侧布置有一风速测量仪14用于监测出气流的流速。将高低温风流交变试验箱11所产生的风流经保温管道13持续循环的输送到相似模拟实验系统02。
相似模型框架21是该模拟实验系统的主体结构，采用不锈钢经过焊接而成，考虑到为便于放置相似模型框架21，其模型的外观设计为一长方体，在相似模型框架21内部盛放有实验所需的围岩相似材料23，常用的围岩相似材料23包括石膏、沙土、水泥、石灰和泥土等，同时在其中轴线处布置一定长度的相似模拟巷道24，该相似模拟巷道24的形状根据实验要求可以选梯形、矩形、圆形或拱形等形状，相似模拟巷道24的两端分别为实验风流的进气口和出气口，并且在这两侧外端分别布置有一定厚度隔热保温材料22，用于减少相似模型框架21两侧的热量损失。
热敏电阻31，在温度监测点25处，均匀的布置在围岩相似材料23的内部，其作用是为了监测围岩相似材料23内部以及保温管道13内部的温度变化，通过信号传输导线32将监测到的温度信号传递到数据采集器33，然后数据采集器33将采集的温度信号再传递给数据显示器34，由此可实现实时观测围岩相似材料23内部的温度变化。
该实验平台装置结构简单、易于实现，能够完成对巷道围岩温度场的模拟实验测试，分析在不同进风风速、不同进风温度以及不同围岩介质条件下围岩相似材料内部的温度变化，最后将监测的结果映射到现场实际巷道围岩内部的温度变化，依据分析结果可以对围岩内部以及巷道内风流温度进行预测，根据预测结果可进一步实施有效的矿井降温技术的措施。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种巷道围岩温度场相似模拟实验平台，包括变频风机、高低温风流交变试验箱、保温管道、风速测量仪、相似模型框架、隔热保温材料、围岩相似材料、相似模拟巷道、热敏电阻、信号传输导线、数据采集器以及数据显示器，其特征在于，所述变频风机布置在高低温风流交变试验箱的顶部，所述高低温风流交变试验箱腔室一侧开有两个气孔，两个气孔的外延伸分别与两条保温管道一端相连接，所述保温管道的材质为铝箔超细玻璃棉，用于输送出风气流和回风气流，并且用于出风气流的保温管道侧布置有风速测量仪，而保温管道另一端与相似模型框架相连接，所述相似模型框架内部盛有的围岩相似材料，并且所述相似模型框架中轴线处布置有一相似模拟巷道，所述相似模拟巷道两侧的相似模型框架内布置有隔热保温材料，所述热敏电阻布置在围岩相似材料的内部，其通过信号传输导线与数据采集器的一端相连接，所述数据采集器的另一端与数据显示器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种巷道围岩温度场相似模拟实验平台，其特征在于，所述相似模拟巷道断面形状可为梯形、矩形、圆形或拱形。
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|---|---|---|---|---|
| CN109752493A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-05-14 | 安徽理工大学 | 矿压相似模拟实验预制巷道的方法及实验架 |
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2017
- 2017-04-27 CN CN201720455309.9U patent/CN206920367U/zh not_active Expired - Fee Related
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