[发明专利]一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置及方法

权利要求书

1.一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置，其特征在于：包括通风机、采空区模拟模型、热电偶、热电偶温度控制装置、数据采集模块、电脑终端、注水冷却装置，所述通风机的风筒通过橡胶管转接口与回风管道一端连接，回风管道另一端与采空区模拟模型连通，所述回风管道内部安装有回风风速传感器、一氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器、乙烯浓度传感器、乙炔浓度传感器；进风管道与采空区模拟模型连通，与回风管道设置在同一侧，进风管道上设置有进风风速传感器和进风氧气浓度传感器；所述采空区模拟模型内部设置有位置可调的热电偶和温度传感器，所述热电偶温度控制装置通过耐热导线与热电偶连接；所述注水冷却装置上设置有防堵注水喷头，防堵注水喷头放置在采空区模拟模型后壁；所述回风风速传感器、一氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器、乙烯浓度传感器、乙炔浓度传感器、温度传感器、进风风速传感器和进风氧气浓度传感器通过导线与数据采集模块电连接，数据采集模块与电脑终端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置，其特征在于：所述通风机为直流抽出式通风机，其功率可根据不同实验巷道的实际情况进行调整。

3.根据权利要求1所述的一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置，其特征在于：所述进风管道和回风管道为方形玻璃管道。

4.根据权利要求1所述的一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置，其特征在于：所述采空区模拟模型为玻璃材质长方体，其上部玻璃可拆卸。

5.根据权利要求1所述的一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置，其特征在于：所述采空区模拟模型内壁贴有硅酸铝棉保温层，为煤样提供良好的蓄热条件。

6.根据权利要求1所述的一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置，其特征在于：所述采空区模拟模型前部开设有两个圆孔，分别与进风管道和回风管道连接；所述连接处设置有防尘网，防止采空区模拟模型中煤尘进入进风管道、回风管道，污染管道内部的传感器探头。

7.根据权利要求1所述的一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置，其特征在于：所述采空区模拟模型左右两侧各开有矩形孔，矩形孔开口处内壁覆盖有玻璃薄片，用于调整矩形孔开口大小以采空区模拟模型的漏风量；所述各矩形孔外壁处防置有阻隔网，防止采空区模拟模型内的煤样漏出。

8.根据权利要求1所述的一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置，其特征在于：所述注水冷却装置包括小型水泵和注水管路，防堵注水喷头与注水管路连接，用于实验结束后的煤样冷却，防止实验装置过热保证实验人员安全。

9.根据权利要求1所述的一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置，其特征在于：所述装置中各风速传感器、一氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器、乙烯浓度传感器、乙炔浓度传感器与进风管道、回风管道的连接处均用硅胶进行密封，两个温度传感器、热电偶与采空区模拟模型的连接处用硅胶进行密封，以保证采空区模拟模型的气密性。

10.权利要求1所述的一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：开启通风机，检查所述实验装置各连接处是否漏风，如有漏风需要对漏风处使用硅胶进行密封，直至实验装置气密性良好不再漏风后，关闭通风机；

步骤2：打开采空区模拟模型上部玻璃，由下至上、由前至后铺设实验煤样，煤样的块度和粒径按实验的目的进行调整；

根据实验目的计算漏风量，调整采空区模拟模型左右两侧各矩形口处玻璃薄片，调整漏风面积以满足实验要求漏风量；

步骤3：调整采空区模拟模型中温度传感器与热电偶在煤样中的位置，保证温度传感器与热电偶处于煤样中心位置，煤样铺设完成后，盖紧采空区模拟模型上部玻璃；

步骤4：再次开启通风机，调试风机风速，使风速达到模拟矿井的矿井风速；

步骤5：开启热电偶温度控制装置，按实验目的对热电偶进行升温；

步骤6：实验结束后关闭通风机，开启注水冷却装置，通过防堵注水喷头向采空区模拟模型内注水，对实验煤样降温，保障实验人员安全。