一种模拟采空区自然发火及三带分布的实验系统及方法技术方案

本发明专利技术的目的在于提供一种模拟采空区自然发火及三带分布的实验系统及方法，包括实验炉体部分、采空区相似材料部分、供风和排气部分、气体采集与分析部分、自动测温和监控系统、机械部分六部分组成。首先进行相似材料的选取，接下来模拟采空区系统的构建，测温和取气布置，相似模拟材料及采空区系统的铺设，最后进行采空区煤自然发火过程的模拟，煤自燃三带分布区发火过程模拟，并对模拟过程进行监测与分析。本发明专利技术的有益效果是可以在实验室准确有效地模拟密封条件下采空区煤自然发火和不同分布带燃烧的全过程。

An experimental system and method for simulating spontaneous combustion and three-zone distribution in Goaf

The object of the present invention is to provide an experimental system and method for simulating spontaneous combustion and three-zone distribution in goaf, which consists of six parts: experimental furnace body part, similar material part of goaf, air supply and exhaust part, gas acquisition and analysis part, automatic temperature measurement and monitoring system and mechanical part. Firstly, the selection of similar materials is carried out, then the construction of goaf system is simulated, the layout of temperature measurement and gas extraction, the laying of similar simulation materials and goaf system are simulated. Finally, the process of spontaneous combustion of goaf coal and the process of spontaneous combustion in three zones are simulated, and the simulation process is monitored and analyzed. The beneficial effect of the invention is to accurately and effectively simulate the whole process of spontaneous combustion of coal in goaf and combustion in different distribution zones under sealed conditions in the laboratory.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟采空区自然发火及三带分布的实验系统及方法
本专利技术属于煤炭开采
，涉及一种模拟采空区自然发火及三带分布的实验系统及方法。
技术介绍
煤炭自燃是煤炭开采和储运过程中常见的灾害之一，造成资源的极大浪费，严重威胁人们的生命财产。以往研究表明，煤自燃的发生和发展是一个极其复杂的、动态变化的、自动加速的物理化学过程，加上煤是一种物理结构和化学矿物质组成极其复杂的不均匀体，其确切的分子结构模型尚无定论，很难从理论上搞清煤自燃发生和发展的过程。另外，由于煤自燃常发生于地下数百米深处的采空区，人员无法接近，火源的隐蔽性，使得自燃火源位置的精确探测成为防灭火的关键技术。迄今为止，国内外还没有一种十分有效的探测方法来准确对煤炭自燃进行早期预报和确定其位置。因此，研究专利技术一种模拟煤自然发火及三带分布的实验装置及方法，实验不同煤种、氧浓度、煤厚等条件下的采空区煤自燃和不同分布带煤燃烧时的气体运移和成分变化、温度分布，监测自燃过程温度、气体组分变化，气体运移趋势，对煤的氧化性、放热性及煤自燃过程中的其它一些特性参数进行研究，并提出煤自燃过程判断指标，对煤炭自燃进行早期预报。具有至关重要的意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟采空区自然发火及三带分布的实验系统及方法，其特征在于：包括实验炉体部分、采空区相似材料部分、供风和排气部分、气体采集与分析部分、自动测温和监控系统、机械部分六部分；实验炉体包括：炉体外层钢板、普通砖层、聚氨酯隔热层、水夹层、耐火砖层、进风管、回风管、顶盖、出煤口；采空区相似材料部分包括：煤层、相似材料底板、模拟的采煤工作面、拱形镂空护管；供能和排气部分包括：鼓风机、换热器、换热器控制柜、气体压力表、气体测温热电偶、涡街流量计、加热管；气体采集与分析部分包括：取气束管、气体采集器、气相色谱仪；自动测温和监控系统部分包括：多点热电偶测杆、热电偶、温度采集模块、工控机；压力和密封部分包括...

【技术特征摘要】
1.一种模拟采空区自然发火及三带分布的实验系统及方法，其特征在于：包括实验炉体部分、采空区相似材料部分、供风和排气部分、气体采集与分析部分、自动测温和监控系统、机械部分六部分；实验炉体包括：炉体外层钢板、普通砖层、聚氨酯隔热层、水夹层、耐火砖层、进风管、回风管、顶盖、出煤口；采空区相似材料部分包括：煤层、相似材料底板、模拟的采煤工作面、拱形镂空护管；供能和排气部分包括：鼓风机、换热器、换热器控制柜、气体压力表、气体测温热电偶、涡街流量计、加热管；气体采集与分析部分包括：取气束管、气体采集器、气相色谱仪；自动测温和监控系统部分包括：多点热电偶测杆、热电偶、温度采集模块、工控机；压力和密封部分包括：千斤顶、连接支架、密封钢板。2.按照权利要求1所述一种模拟采空区自然发火及三带分布的实验系统及方法，其特征在于：步骤1，相似材料的选取以河砂为骨料，粘土为胶结物，在工作现场采集所需煤块，作为实验用煤，选取黄土作为覆盖层，根据现场实际厚度的1/10～1/30的几何缩放比确定煤层和顶底板相似材料的厚度；步骤2，模拟采空区系统的构建通过不同压力的千斤顶铺设三部分采煤工作面，分别是散热带、自燃带和窒息带，形成煤自燃三带，三带煤体松散致密程度由大到小排列，并将煤自然三带分别用密封钢板密封；实验炉进风管、进风巷、采煤工作面、回风巷以及回风管构成了模拟采空区及工作面系统的进回风系统，进风巷、采煤工作面和回风巷均由拱形镂空护管构建，模拟进风巷和工作面向采空区内的漏风；步骤3，测温和取气束管布置在铺设采空区煤层及顶板相似材料的同时，在相应位置点埋设多点热电偶测杆和取气束管，测杆和取气束管与相似材料紧密接触，取气束管取气口有防尘保护，防止漏风；多点热电偶测杆高度方向由下到上共布置多个热电偶测点，能监测到采空区底板到顶板不同高度上的温度值，热电偶测杆呈网格化布置，监测到整个采空区三维...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢军，辛林，程卫民，宋玥，徐敏，杜海刚，李超，付海政，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37