一种煤田火灾演化过程的相似模拟系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种煤田火灾演化过程的相似模拟系统，涉及相似模拟技术领域。在实验箱中安装物理相似模型，物理相似模型包括下覆隔热岩层、煤层以及多个上覆岩层，通过加热棒对煤层加热，在下覆隔热岩层、煤层和上覆岩层中埋设多个铠装热电偶，由多点温度检测仪收集各个铠装热电偶检测到的温度参数，并由计算机对温度参数进行记录，改变加热棒的加热温度、数量、类型以及加热的位置来模拟不同条件下的煤田火区的燃烧情况，具有较高的实用性；通过铠装热电偶高灵敏度的温度传感功能、多点温度测试仪的信号收集转换功能以及计算机的记录功能，从而实现连续性、实时监测功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及相似模拟
，特别涉及一种煤田火灾演化过程的相似模拟系统。
技术介绍
煤田火灾是指在矿井或煤田范围内发生，威胁安全生产、造成一定资源和经济损失或者人员伤亡的燃烧事故。煤田火灾广泛存在于我国西北地区，是威胁西北地区煤炭开采的主要灾害之一。煤炭自燃造成地下煤炭资源的大量烧损，减少煤炭资源的储量，威胁煤矿安全生产，严重影响了我国能源向西部发展的战略。煤田火灾的存在也造成了大量的环境和生态问题，必须采取相关技术措施遏制煤田火灾的继续蔓延。目前国内外研究中，对于煤田火区高温点及火源点的准确定位仍然缺乏相应的理论与技术支撑，尤其是对于煤田火区扩散范围及火区扩展规律研究不足。因此，在煤田火区灭火过程中，无法准确定位火区高温点及其扩散特征，且对煤田火区裂隙产生和发育规律研究不明确，使得对火区不能进行有效防控。所以，加强煤田火区的形成演过程中温度场的研究不仅仅为火区的治理提供理论依据和科学保障更为进一步研究煤、岩、气之间的关系及特性提供基础。目前，国内外还没有针对研究煤田火区温度而形成的较系统的实验台和实验方案。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种煤田火灾演化过程的相似模拟系统，用以解决现有技术中存在的问题。一种煤田火灾演化过程的相似模拟系统，包括实验箱、物理相似模型、加热升温系统以及温度检测系统；所述实验箱上设有出气口和进气口，所述进气口上安装有可变频鼓风机，所述可变频鼓风机由变频器控制；所述物理相似模型安装在所述实验箱内部，所述物理相似模型包括从下至上依次层叠设置的下覆隔热岩层、煤层以及多个上覆岩层；所述加热升温系统包括智能控温仪、加热棒和温度传感器，所述加热棒埋设在所述煤层中，所述温度传感器安装在所述加热棒上，以检测所述加热棒的温度，所述温度传感器和加热棒均与所述智能温控仪电连接；所述温度检测系统包括铠装热电偶、多点温度测试仪以及计算机，所述下覆隔热岩层、煤层以及上覆岩层中均设有多个测点，所述测点的数量在所述下覆隔热岩层、煤层以及上覆岩层中沿从下至上的方向逐渐减少，所述铠装热电偶的数量与所述测点的数量相同，且所述铠装热电偶一一对应的埋设在所述测点中，以检测每个所述测点的温度参数，所述多点温度测试仪收集所述铠装热电偶检测到的温度参数并发送给所述计算机，由所述计算机对收集的温度参数进行记录。较佳地，所述实验箱包括相对设置的前面板和后面板、相对设置的左面板和右面板以及相对设置的顶面板和底面板，所述出气口位于所述顶面板上，所述进气口位于所述左面板上。较佳地，所述前面板、后面板、左面板、右面板、顶面板和底面板均包括外层和内层，所述外层由Q235-B钢板制成，所述内层由316L钢板制成，所述外层的尺寸为2200mm×2200mm×1800mm，所述内层的尺寸为2000mm×2000mm×1600mm，所述外层和内层之间由槽钢连接及支撑，并充填耐高温纤维棉保温。较佳地，所述前面板、后面板和顶面板为可拆卸结构。较佳地，所述前面板上设置有三个观察窗，所述观察窗的尺寸为200mm×400mm，且由透明的耐高温玻璃制成。较佳地，所述下覆隔热岩层放置在可调节支架上，所述可调节支架可以调节长度和宽度。较佳地，所述上覆岩层的数量为六层，从下至上依次为上覆岩层一、上覆岩层二、上覆岩层三、上覆岩层四、上覆岩层五和上覆岩层六。较佳地，所述下覆隔热层、煤层以及上覆岩层一中设置有36个所述测点，所述上覆岩层二中设置有6个所述测点，所述上覆岩层三和上覆岩层四中设置有2个所述测点。较佳地，所述多点温度测试仪的型号为ZJ1128。本技术实施例提供的一种煤田火灾演化过程的相似模拟系统，在实验箱中安装物理相似模型，物理相似模型包括下覆隔热岩层、煤层以及多个上覆岩层，通过加热棒对煤层加热，在下覆隔热岩层、煤层和上覆岩层中埋设多个铠装热电偶，由多点温度检测仪收集各个铠装热电偶检测到的温度参数，并由计算机对温度参数进行记录，实验箱由价格低廉的标准件制作而成，制作成本比较低；物理相似模型根据所需模拟煤田火区的特征，选择力学、热力学性质相似的材料搭建，具有较高的通用性；改变加热棒的加热温度、数量、类型以及加热的位置来模拟不同条件下的煤田火区的燃烧情况，具有较高的实用性；通过铠装热电偶高灵敏度的温度传感功能、多点温度测试仪的信号收集转换功能以及计算机的记录功能，从而实现连续性、实时监测功能。附图说明图1为本技术实施例提供的一种煤田火灾演化过程的相似模拟系统的结构示意图；图2为图1中实验箱的结构示意图；图3为图1中实验箱和物理相似模型沿煤层所在平面的切面示意图；图4为图1中实验箱和物理相似模型沿下覆隔热岩层或上覆岩层一所在平面的切面示意图；图5为图1中实验箱和物理相似模型沿上覆岩层二所在平面的切面示意图；图6为图1中实验箱和物理相似模型沿上覆岩层三或上覆岩层四所在平面的切面示意图。具体实施方式下面结合附图，对本技术的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。参照图1，本技术提供了一种煤田火灾演化过程的相似模拟系统，所述相似模拟系统包括实验箱100、物理相似模型200、加热升温系统300以及温度检测系统400。所述实验箱100上设有出气口110和进气口120，所述进气口120上安装有可变频鼓风机170，所述可变频鼓风机170由变频器180控制。所述物理相似模型200安装在所述实验箱100内部，所述物理相似模型200包括从下至上依次层叠设置的下覆隔热岩层202、煤层203以及多个上覆岩层。所述加热升温系统300包括智能控温仪330、加热棒310和温度传感器320，所述加热棒310埋设在所述煤层203中，所述温度传感器320安装在所述加热棒310上，以检测所述加热棒310的温度，所述温度传感器320和加热棒310均与所述智能温控仪330电连接。所述温度传感器320将所述加热棒310的实时温度传送到智能温控仪330并显示出来，通过所述智能温控仪330对所述加热棒310的加热进行控制，使得所述加热棒310加热到预先设定的温度。需要说明的是，应根据不同的实验条件选择不同类型和数量的所述加热棒310，并且设置在所述煤层203的不同位置，从而实现不同条件下不同方式的引燃。所述温度检测系统400包括多点温度测试仪410以及计算机420。一并参照图2，所述实验箱100包括相对设置的前面板130和后面板、相对设置的左面板和右面板150以及相对设置的顶面板140和底面板，所述出气口110位于所述顶面板140上，所述进气口120位于所述左面板上。所述前面板130、后面板、左面板、右面板150、顶面板140和底面板均包括外层和内层，所述外层由Q235-B钢板制成，所述内层由316L钢板制成，所述外层的尺寸为2200mm×2200mm×1800mm，所述内层的尺寸为2000mm×2000mm×1600mm，所述外层和内层之间由槽钢连接及支撑，并充填耐高温纤维棉保温。所述前面板130、后面板和顶面板140为可拆卸结构，以便于安装所述物理相似模型200。需要说明的是，所述前面板130、后面板和顶面板140可以通过铰链或者卡槽的方式与其他面板连接，所述实验箱100组装完毕后为密封结构，因此在所述前面板130、后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤田火灾演化过程的相似模拟系统，其特征在于，包括实验箱、物理相似模型、加热升温系统以及温度检测系统；所述实验箱上设有出气口和进气口，所述进气口上安装有可变频鼓风机，所述可变频鼓风机由变频器控制；所述物理相似模型安装在所述实验箱内部，所述物理相似模型包括从下至上依次层叠设置的下覆隔热岩层、煤层以及多个上覆岩层；所述加热升温系统包括智能控温仪、加热棒和温度传感器，所述加热棒埋设在所述煤层中，所述温度传感器安装在所述加热棒上，以检测所述加热棒的温度，所述温度传感器和加热棒均与所述智能温控仪电连接；所述温度检测系统包括铠装热电偶、多点温度测试仪以及计算机，所述下覆隔热岩层、煤层以及上覆岩层中均设有多个测点，所述测点的数量在所述下覆隔热岩层、煤层以及上覆岩层中沿从下至上的方向逐渐减少，所述铠装热电偶的数量与所述测点的数量相同，且所述铠装热电偶一一对应的埋设在所述测点中，以检测每个所述测点的温度参数，所述多点温度测试仪收集所述铠装热电偶检测到的温度参数并发送给所述计算机，由所述计算机对收集的温度参数进行记录。

【技术特征摘要】
1.一种煤田火灾演化过程的相似模拟系统，其特征在于，包括实验箱、物理相似模型、加热升温系统以及温度检测系统；所述实验箱上设有出气口和进气口，所述进气口上安装有可变频鼓风机，所述可变频鼓风机由变频器控制；所述物理相似模型安装在所述实验箱内部，所述物理相似模型包括从下至上依次层叠设置的下覆隔热岩层、煤层以及多个上覆岩层；所述加热升温系统包括智能控温仪、加热棒和温度传感器，所述加热棒埋设在所述煤层中，所述温度传感器安装在所述加热棒上，以检测所述加热棒的温度，所述温度传感器和加热棒均与所述智能温控仪电连接；所述温度检测系统包括铠装热电偶、多点温度测试仪以及计算机，所述下覆隔热岩层、煤层以及上覆岩层中均设有多个测点，所述测点的数量在所述下覆隔热岩层、煤层以及上覆岩层中沿从下至上的方向逐渐减少，所述铠装热电偶的数量与所述测点的数量相同，且所述铠装热电偶一一对应的埋设在所述测点中，以检测每个所述测点的温度参数，所述多点温度测试仪收集所述铠装热电偶检测到的温度参数并发送给所述计算机，由所述计算机对收集的温度参数进行记录。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述实验箱包括相对设置的前面板和后面板、相对设置的左面板和右面板以及相对设置的顶面板和底面板，所述出气口位于所述顶面板上，所述进气口位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖旸，任帅京，吕慧菲，邓军，李青蔚，蔡灿凡，翟小伟，王彩萍，黄庆享，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61