[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

说明书

本发明涉及一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置及方法，装置包括通风机、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，回风管道、进风管道与采空区模拟模拟连通，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；进风管道设置有进风风速传感器和进风氧气浓度传感器；采空区模拟模型内部设置有热电偶和温度传感器，还设置有数据采集模块和电脑终端。通过上述实验装置模拟采空区火灾指标气体的产生过程，测得通风条件下采空区遗煤自燃产生指标气体随煤氧化温度的变化过程，为采空区自燃的预测预报和矿井采空区自燃三带的划分仿真模拟提供依据。

技术领域

本发明属于矿井火灾防治技术领域，尤其涉及一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置及方法。

背景技术

矿井火灾是煤矿开采生产工作的主要自然灾害之一，不仅威胁井下工人的生命安全，同时还造成了严重的财产损失和环境污染。预防采空区遗煤自燃引起的内因火灾一直都是煤矿安全生产的重点，由于煤自燃是一个复杂的物理化学反应过程，采空区遗煤通过吸收外界热量，加之自身放热积累热量，经历一定时间才能达到燃烧状态，在吸热升温氧化过程中，随着煤温度的升高而释放出一氧化碳CO、乙烯C2H4、乙炔C2H2等指标性气体，只要及时发现这些气体释放征兆，就可以及时的判断采空区遗煤所处的自然发火状态，对煤层下一步发展趋势做出及时的预判，采取相应有效措施治理，做到从源头拒绝煤层自燃，减少火灾事故带来的经济财产损失，保障井下工作人员的生命财产安全。

目前获取采空区火灾指标气体实验装置主要方式为程序升温实验，配合红外光谱测得煤释放指标气体时的温度，但这一实验忽略了外部通风条件，因此，为了使采空区火灾指标气体的产生更加符合采空区遗煤自燃的实际情况，亟需一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置来获得采空区火灾指标气体，为采空区自燃的预测预报和矿井采空区自燃三带的划分仿真模拟提供依据，对矿井制定井下灾害预防措施具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置及方法，通过实验装置模拟采空区火灾指标气体的产生过程，测得通风条件下采空区遗煤自燃产生指标气体随煤氧化温度的变化过程，为采空区自燃的预测预报和矿井采空区自燃三带的划分仿真模拟提供依据。

一种模拟采空区火灾指标气体产生的实验装置，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。

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。

所述进风管道和回风管道为方形玻璃管道。

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。

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。

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。