[发明专利]一种矿井通风网络异常诊断模拟实验系统及方法

权利要求书

1.一种矿井通风网络异常诊断模拟实验系统，其特征在于，包括支撑支架、矿井通风动力模拟子系统、矿井通风网络模拟子系统、触发异常事件子系统和监测监控数据采集子系统，矿井通风动力模拟子系统和矿井通风网络模拟子系统放置在支撑支架上；

所述矿井通风网络模拟子系统包括主井、副井、进风大巷、采区轨道上山、采区回风上山、采区运输上山、联络巷、区段运输平巷、采煤工作面、区段回风平巷、绞车房、回风大巷I、回风井I、回风大巷Ⅱ和回风井Ⅱ，主井和副井连通后与进风大巷连通，进风大巷分别与两个采区轨道上山、两个采区回风上山和两个采区运输上山连通，一个采区轨道上山和一个采区运输上山通过联络巷与一个区段运输平巷连通，另一个采区轨道上山和另一个采区运输上山通过联络巷与另一个区段运输平巷连通，一个区段运输平巷和一个区段回风平巷分别处于一个采煤工作面两侧，另一个区段运输平巷和另一个区段回风平巷分别处于另一个采煤工作面两侧，两个采区轨道上山分别与两个区段回风平巷和两个绞车房连通，两个采区回风上山分别与两个区段回风平巷，且分别与回风大巷I和回风大巷Ⅱ连通，回风大巷I和回风大巷Ⅱ分别与回风井I和回风井Ⅱ连通；在进风大巷上分别安设可调节阀门III和可调节阀门IV，在两个采区回风上山靠近进风大巷处分别安设可调节阀门V和可调节阀门VI，在两个采区轨道上山与两个区段回风平巷的连接处各安设可调节阀门VII和可调节阀门VIII；

所述矿井通风动力模拟子系统包括两个小型空气泵和主空气泵，主空气泵为矿井通风网络模拟子系统提供通风动力；

所述触发异常事件子系统包括模拟瓦斯突出或瓦斯涌出装置、模拟漏风孔装置、模拟巷道坍塌变窄装置和模拟通风动力异常装置，所述模拟瓦斯突出或瓦斯涌出装置包括进气孔I、进气孔Ⅱ和进气管道，进气孔I和进气孔Ⅱ分别开设在矿井通风网络模拟子系统中的管道上，进气孔I和进气孔Ⅱ分别通过进气管道与两个小型空气泵连通，进气孔I和进气孔Ⅱ处分别装有控制阀门IX和控制阀门X，用于分别控制进气孔I和进气孔Ⅱ的进气量；所述模拟漏风孔装置包括四个漏风孔，每两个漏风孔为一组，两组分别开设在矿井通风网络模拟子系统的两个区段运输平巷上，四个漏风孔处分别装有控制阀门，用于分别控制四个漏风孔的漏风量；所述模拟巷道坍塌变窄装置由两组软管组成，分别安设于两个采煤工作面与区段运输平巷的交接处，通过对软管施加挤压力模拟巷道坍塌变窄；所述模拟通风动力异常装置包括可调节阀门I和可调节阀门Ⅱ，可调节阀门I和可调节阀门Ⅱ分别安装在主井和副井的端口，主空气泵分别与可调节阀门I和可调节阀门Ⅱ连通，通过控制可调节阀门I和可调节阀门Ⅱ开度模拟通风动力异常；

所述监测监控数据采集子系统由数据采集仪、计算机、多个风速传感器和多个风压传感器组成，多个风速传感器和多个风压传感器分别布设在主井、副井、进风大巷、采区轨道上山、区段运输平巷、区段回风平巷、回风大巷I和回风大巷Ⅱ，各个风速传感器和各个风压传感器均将检测的数据通过数据采集仪反馈给计算机进行分析处理。

2. 根据权利要求1 所述的一种矿井通风网络异常诊断模拟实验系统，其特征在于，所述主井、副井、回风井I、回风井II和采煤工作面所选用的管道直径均为40mm，所述进风大巷、回风大巷I、回风大巷II及联络巷所选用的管道直径均为25mm，所述采区轨道上山、采区回风上山和采区运输上山所选用的管道直径均为20mm，所述区段运输平巷和区段回风平巷所选用的管道直径均为16mm，软管所选用的管道直径为16mm，上述管道的制作材料为钢管或塑料管。

3. 一种根据权利要求1 所述矿井通风网络异常诊断模拟实验系统的工作方法，其特征在于，具体步骤为：

A、组装矿井通风网络异常诊断模拟实验系统：先探测所需模拟矿井的各个巷道的位置及连接关系，然后根据探测结果组装矿井通风网络异常诊断模拟实验系统，使其各个巷道的位置及连接关系与所需模拟矿井一致，完成组装过程；

B、进行单一模拟实验：分别进行模拟瓦斯突出或瓦斯涌出、模拟漏风、模拟巷道坍塌变窄和模拟通风动力异常上述各种情况实验，从而得出各种情况下各个巷道内的风速及风压数据，确定各种情况下矿井通风网络存在异常的位置；

其中，模拟瓦斯突出或瓦斯涌出实验过程为：先在计算机内设定风速及风压的正常范围值，然后启动主空气泵，并控制各个可调节阀门模拟实际矿井中各个巷道的正常通风情况，各个风速传感器和风压传感器均将检测数据反馈计算机，然后启动两个小型空气泵并打开控制阀门IX和控制阀门X，此时小型空气泵产生的气体进入矿井通风网络模拟子系统内模拟瓦斯突出或瓦斯涌出，此时各个风速传感器和风压传感器均将检测数据反馈计算机，计算机实时将各个检测数据与正常范围值比对，若任一风压传感器或风速传感器的检测数据超出正常范围值，则判定其所处位置为通风网络异常位置并进行记录；持续一定时间后，完成该实验过程；

模拟漏风实验过程为：先在计算机内设定风速及风压的正常范围值，然后启动主空气泵，并控制各个可调节阀门模拟实际矿井中各个巷道的正常通风情况，各个风速传感器和风压传感器均将检测数据反馈计算机，然后根据需要控制各个漏风孔处的控制阀门开度，从而模拟矿井的漏风位置及漏风量，此时各个风速传感器和风压传感器均将检测数据反馈计算机，计算机实时将各个检测数据与正常范围值比对，若任一风压传感器或风速传感器的检测数据超出正常范围值，则判定其所处位置为通风网络异常位置并进行记录；持续一定时间后，完成该实验过程；

模拟巷道坍塌变窄实验过程为：先在计算机内设定风速及风压的正常范围值，然后启动主空气泵，并控制各个可调节阀门模拟实际矿井中各个巷道的正常通风情况，各个风速传感器和风压传感器均将检测数据反馈计算机，然后根据需要对各个位置的模拟巷道坍塌变窄施加挤压力，使软管断面面积变小模拟巷道坍塌变窄，此时各个风速传感器和风压传感器均将检测数据反馈计算机，计算机实时将各个检测数据与正常范围值比对，若任一风压传感器或风速传感器的检测数据超出正常范围值，则判定其所处位置为通风网络异常位置并进行记录；持续一定时间后，完成该实验过程；

模拟通风动力异常实验过程为：先在计算机内设定风速及风压的正常范围值，然后启动主空气泵，并控制各个可调节阀门模拟实际矿井中各个巷道的正常通风情况，各个风速传感器和风压传感器均将检测数据反馈计算机，然后根据需要控制可调节阀门I和可调节阀门Ⅱ的开闭模拟通风动力异常，此时各个风速传感器和风压传感器均将检测数据反馈计算机，计算机实时将各个检测数据与正常范围值比对，若任一风压传感器或风速传感器的检测数据超出正常范围值，则判定其所处位置为通风网络异常位置并进行记录；持续一定时间后，完成该实验过程；

C、进行多种情况综合模拟实验：将步骤B中四种单一模拟实验中的至少两种同时进行实验，从而得出多种情况综合下矿井通风网络存在异常的位置，最终结合步骤B获取的单一实验的数据，能在实际矿井各个位置出现矿井通风网络异常时及时确定产生的原因，便于人员后续处理。