一种瓦斯立体抽采与采空区自燃发火耦合试验系统技术方案

本发明专利技术公开了一种瓦斯立体抽采与采空区自燃发火耦合试验系统，包括通风系统、瓦斯系统、立体瓦斯抽采系统、数据测量采集系统和控制系统，还包括底座、固定安装在底座上的框体、能覆盖于框体上的顶盖、使放置在框体与顶盖围成的试验腔内的试验样件保持在试验温度的加温系统、对所述试验样件加载XYZ方向应力的三轴应力加载系统和对所述试验样件中的煤层进行开采以形成采空区的煤岩开挖系统。采用本发明专利技术能更真实的模拟实际矿井的采空区和瓦斯立体抽采，为后续揭示瓦斯立体抽采与采空区自燃发火之间的耦合关系提供更准确、真实的数据。

A Coupling Test System of Stereo Gas Drainage and Spontaneous Combustion in Goaf

【技术实现步骤摘要】
一种瓦斯立体抽采与采空区自燃发火耦合试验系统
本专利技术涉及一种煤矿开采模拟技术，具体涉及一种瓦斯立体抽采与采空区自燃发火耦合试验系统。
技术介绍
瓦斯抽采是矿井瓦斯防治，尤其是煤与瓦斯突出防治的主要技术，同时瓦斯也是一种清洁能源。近年来，全国矿井大力实施煤与瓦斯共采，强化瓦斯抽采。受采动裂隙场过大、抽采工艺欠合理等因素影响，瓦斯抽采改变了工作面的漏风，易造成煤层自燃。煤层瓦斯与自燃共生，使得灾害防控复杂化、艰巨化，类似的事故也发生多起。随着开采深度的增加和开采强度的增大，这一形势日益严峻。目前国内外研究学者分别针对矿井瓦斯和煤层自燃的防治进行了大量的研究工作。对于瓦斯与煤层自燃的综合研究较少，主要通过现场实践和数值软件模拟研究，对瓦斯与煤层自燃的综合实验研究尚未开展。瓦斯与煤层自燃灾害共生是裂隙场、瓦斯场、温度场和氧气场多物理场耦合作用的结果，瓦斯与自燃共存致灾机理及灾害的关联性尚未明确阐述。因此，找到合适的瓦斯立体抽采与采空区自燃发火之间的耦合关系至关重要。目前，对于这个问题多数采用数值模拟的手段进行研究，但由于数值模拟往往要忽略很多因素才能得出最终的结果，与实际情况有一定的偏差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瓦斯立体抽采与采空区自燃发火耦合试验系统，包括通风系统、瓦斯系统、立体瓦斯抽采系统、数据测量采集系统和控制系统，其特征在于：还包括底座（1）、固定安装在底座（1）上的框体（2）、能覆盖于框体（2）上的顶盖（3）、使放置在框体（2）与顶盖（3）围成的试验腔内的试验样件保持在试验温度的加温系统、对所述试验样件加载XYZ方向应力的三轴应力加载系统和对所述试验样件中的煤层进行开采以形成采空区的煤岩开挖系统；所述煤岩开挖系统包括进风巷道（19）、回风巷道（20）和煤岩开挖机构，进风巷道、回风巷道、煤岩开挖机构安装在框体（2）内，且进风巷道的进风端部、回风巷道的出风端部伸出框体外，所述通风系统位于...

【技术特征摘要】
1.一种瓦斯立体抽采与采空区自燃发火耦合试验系统，包括通风系统、瓦斯系统、立体瓦斯抽采系统、数据测量采集系统和控制系统，其特征在于：还包括底座（1）、固定安装在底座（1）上的框体（2）、能覆盖于框体（2）上的顶盖（3）、使放置在框体（2）与顶盖（3）围成的试验腔内的试验样件保持在试验温度的加温系统、对所述试验样件加载XYZ方向应力的三轴应力加载系统和对所述试验样件中的煤层进行开采以形成采空区的煤岩开挖系统；所述煤岩开挖系统包括进风巷道（19）、回风巷道（20）和煤岩开挖机构，进风巷道、回风巷道、煤岩开挖机构安装在框体（2）内，且进风巷道的进风端部、回风巷道的出风端部伸出框体外，所述通风系统位于框体外且安装在回风巷道的出风口（201）处，所述瓦斯系统中的多个瓦斯供给管的出气口和所述立体瓦斯抽采系统中的多个瓦斯抽采管（38）的进气口分别伸入到所述采空区内，所述数据测量采集系统包括数据采集模块、能与瓦斯抽采管连通的气体采样管、对气体采样管中的气体进行分析的气相色谱仪、用于检测采空区温度的第一温度传感器（7）、用于检测采空区气体压力的气体压力传感器（8）和用于检测采空区应力的应力传感器（9），第一温度传感器（7）、气体压力传感器（8）、应力传感器（9）都穿过底座且布设于所述试验样件的煤层底面，并通过数据采集模块与控制系统电连接。2.根据权利要求1所述的瓦斯立体抽采与采空区自燃发火耦合试验系统，其特征在于：所述煤岩开挖机构包括螺旋开采轴（10）、螺旋输送轴（11）、丝杆（12）、开采伺服减速电机（13）、输送伺服减速电机（14）、行进伺服减速电机（15）、第一导轨（16）、输送槽（18）、第一滑块（26）和第二滑块（27），开采伺服减速电机（13）、输送伺服减速电机（14）、行进伺服减速电机（15）都与控制系统电连接，丝杆（12）、开采伺服减速电机（13）位于进风巷道（19）内，进风巷道（19）内的一端固定连接有第一支架（21）、另一端固定连接有第二支架（22），行进伺服减速电机（15）通过第一支架（21）安装在进风巷道（19）内且其输出轴与丝杆（12）的一端连接，丝杆（12）的另一端支承在第二支架（22）上，螺旋输送轴（11）、第一导轨（16）、输送槽（18）位于回风巷道（20）内，回风巷道（20）内的一端固定连接有第三支架（23）、另一端固定连接有第四支架（24），输送槽（18）的一端与第三支架（23）连接、另一端与第四支架（24）连接，输送槽（18）的靠近回风巷道的端部设置有卸料管（25），卸料管（25）垂直穿过回风巷道的出风端部的底面，输送伺服减速电机（14）通过第三支架（23）安装在回风巷道（20）内且其输出轴与螺旋输送轴（11）的一端连接，螺旋输送轴（11）位于输送槽（18）内且其另一端支承在第四支架（24）上，第一导轨（16）位于输送槽（18）外，与螺旋输送轴（11）平行，且其一端安装在第三支架（23）上、另一端安装在第四支架（24）上，螺旋开采轴（10）的一端跨过螺旋输送轴（11）且支承在第一滑块（26）上，第一滑块（26）能相对于第一导轨（16）滑动，螺旋开采轴（10）的另一端与开采伺服减速电机（13）的输出轴连接，开采伺服减速电机（13）固定在第二滑块（27）上，第二滑块（27）与套在丝杆（12）上的丝母（28）连接，行进伺服减速电机（15）带动丝杆转动，通过丝母能带动第二滑块（27）、开采伺服减速电机（13）、螺旋开采轴（10）行进。3.根据权利要求2所述的瓦斯立体抽采与采空区自燃发火耦合试验系统，其特征在于：所述煤岩开挖机构还包括第二导轨（17），第二导轨（17）与丝杆（12）平行且一端安装在第一支架（21）上、另一端安装在第二支架（22）上；所述第一滑块（26）固定连接有第一导向套（29），第一导向套套在所述第一导轨（16）上且能相对于第一导轨滑动，所述第二滑块（27）固定连接有第二导向套（30），第二导向套套在所述第二导轨（17）上且能相对于第二导轨滑动。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：余明高，王亮，杨鑫磊，孟祥旭，郑凯，杨宏宇，
申请(专利权)人：余明高，
类型：发明
国别省市：重庆,50