[实用新型]研究综掘面巷道中粉尘运移规律的可视化试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及安全工程通风除尘模型试验领域，尤其是一种研究综掘面巷道中复杂环境下粉尘运移规律的可视化试验装置。

背景技术

随着煤矿综合综掘机械化程度和生产强度的提高，煤矿尘害问题日益突出。尤其是综掘面巷道粉尘产量大、浓度高。据报道，在未采取防尘措施时，综掘面巷道的全尘浓度严重超标直接导致粉尘爆炸隐患增大。同时，司机处呼吸性粉尘浓度严重超标，导致煤炭行业尘肺病人增多。煤尘不仅危害作业人员的身体健康，而且有可能引起煤尘爆炸，酿成矿井重大灾害事故。因此，采取有效措施降低巷道中的粉尘浓度，已成为煤炭行业控制尘肺病发生和防止煤尘爆炸的头等重要的事情。

综合分析国内外主要的粉尘防治措施得，现有的防尘、除尘技术和管理措施存在很大局限性，粉尘防治效果并不理想，其本质问题就在于目前对粉尘分布规律尚不清晰，致使现场很多除尘系统的设计、设备的布置都不能达到最佳效果或者不能使用在关键点上。因此，研究粉尘在综掘面巷道的运移规律，特别是开展巷道热湿环境下粉尘的分布规律研究，对制定有效的防尘、降尘措施意义重大，对有效控制矿尘、改善劳动条件、提高生产效率和保证矿井的安全生产具有深远意义。

发明内容

发明目的：本实用新型的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种研究综掘面巷道中粉尘运移规律的可视化试验装置及方法，能够模拟、观测并分析粉尘在巷道中复杂环境下的运移过程。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：一种研究综掘面巷道中粉尘运移规律的可视化试验装置，包括模型巷道、发尘系统、通风除尘系统、热湿气体供给系统和流场监测系统；所述模型巷道包括透明的巷道主体，巷道主体前端设有进料口，巷道主体尾端设有风管安装孔；所述发尘系统包括变频发尘器，变频发尘器通过供料管连接进料口；所述通风除尘系统包括送风管、抽风管、变频吸尘器和变频鼓风机，送风管和抽风管设置在巷道主体内部，送风管和抽风管尾端均由风管安装孔延伸至巷道主体外部，变频吸尘器通过控制阀与抽风管尾端相连，变频鼓风机通过控制阀与送风管尾端相连；所述热湿气体供给系统包括恒温水浴和备用风机，恒温水浴的水槽液面上方设有出风口和补风口，出风口与变频鼓风机相连，补风口与备用风机相连；所述流场监测系统包括接触式测量装置和非接触测量装置，接触式测量装置包括流量计、温湿度计和流速计，非接触测量装置包括高速摄像机、电脑和照明光源，流量计设置在送风管和抽风管尾端，温湿度计设置在巷道主体前端和送风管尾端，流速计设置在送风管和抽风管前端，高速摄像机和光源设置在巷道主体外侧，电脑通过数据线分别与流量计、温湿度计、流速计和高速摄像机相连。

进一步的，所述通风除尘系统还包括集尘布袋，集尘布袋设置在巷道主体尾端。

进一步的，所述巷道主体截面为矩形或拱形。

进一步的，所述巷道主体材质为有机玻璃。

进一步的，所述温湿度计为干湿球温度计。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本实用新型可实现冷态巷道中无通风作用情况下粉尘运移过程，又能模拟热湿条件下巷道中粉尘扩散、运移及沉积现象，还能模拟多通风条件下风场对巷道中粉尘分布的影响情况。此模型可综合模拟多种影响因素情况下巷道中粉尘运移过程，同时进行可视化观察和分析，尤其可实现热湿环境的模拟，属于多功能性试验装置，便于定量研究巷道复杂风流对粉尘运移及分布的影响。与其现有技术相比，其优点有：

1)模型巷道顶面为可拆卸的有机玻璃，通过预制不同巷道截面形状，如矩形或拱形，可开展不同巷道截面的巷道模型试验；

2)采用的发尘系统不但可控，而且供料量可调，可模拟多种产尘量情况；

3)通过选择和布置模型巷道中抽风管、压风管，不仅抽压比可调，而且通风方式可调，可模拟多种通风情况，实现不同风场作用下巷道粉尘运移过程的模拟；

4)采用的热湿气体供给系统不但可控，而且温湿度可调，可实现多种热湿情况；

5)模型中采用接触测量式和非接触测量装置，并结合后处理分析软件，实现巷道粉尘运移过程的全场监控与分析；

6)通过本实用新型可以可视化综合分析各影响因素对巷道中粉尘运移的影响，故可以更全面的用于研究热湿环境及多中通风条件下的综掘面巷道中粉尘运移规律。

附图说明

图1为本实用新型的试验装置的三维结构示意图；

图2为本实用新型的模型巷道的俯视结构示意图；

图3为本实用新型的模型巷道的正视结构示意图；

图4为基于本实用新型的试验方法的多种通风方式示意图一；