[发明专利]一种采空区自然发火的模拟实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种采空区模拟实验装置，特别是关于一种采空区自然发火的模 拟实验装置。

背景技术

目前，国内外对于采空区自然发火大多数停留在利用有限元数值分析发等的 数值模拟方面，数值模拟的方法虽然计算过程严密、速度快、不受现场条件约束， 但对于非线性、大变形、非连续介质方面，由于在岩体物理属性的决定上参数选 择上有困难，特别是给定初始条件的偏颇，因此结果往往有一定的局限性。模型 试验方法在六十年代，在我国矿山应用方面得到一些成果，具有研究周期短、成 本低、直观性强、观测方便等特点，并且能认为控制影响因素重复进行实验研究。 但是由于采空区的结构及其复杂，很难达到很高的相似程度，与采空区相关的模 拟实验装置很少。

国内目前进行的采空区的相似模拟模型，均偏重于采空区风流场和瓦斯运移 方面，未针对采空区温度场的分布进行监测，并且构造的模型都停留在二维层面 上，未进行三维实验。在采空区填充材料方面，选择玻璃、石膏等相似材料进行 填充，而不是选择煤样进行填充，不能真实反映采空区情况。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种采空区自然发火的模拟实验装置， 可实现对采空区漏风风流的流场分布规律和采空区松散煤体的热量变化规律进行 揭示，进而确定采空区内高温火源的位置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种采空区自然发火的模拟实 验装置，其特征在于：该装置包括箱体，所述箱体内上部设置有工作面，所述工 作面右侧为采空区域；在所述箱体上部外壁面上设置有出风降噪喇叭口，所述箱 体上部内空间工作面上设置有通风管路、联络管路、进风巷、回风巷和尾巷；所 述箱体下部内空间设置有空气加热器、加湿器、扩散器和空压机；所述箱体外部 设置有中控柜，在所述箱体上还设置有若干温度传感器、压力传感器和气体传感 器；所述空压机出口经管路与所述扩散器入口连接，所述扩散器出口经管路与所 述空气加热器入口连接，所述空气加热器出口经所述联络管路与所述进风巷一端 连接，在所述空气加热器上还设置有所述加湿器；所述进风巷另一端经所述回风 巷与所述出风降噪喇叭口连接；所述回风巷出口端连接至所述出风降噪喇叭口， 所述回风巷进口端经所述通风管路与所述尾巷一端连通，所述尾巷另一端也连接 至所述降噪喇叭口；所述箱体侧壁上还设置有穿线孔，所述空压机、温度传感器、 压力传感器和气体传感器的控制线及数据线经所述穿线孔与所述中控柜连接。

进一步，所述箱体上部设置有顶盖，所述顶盖与所述箱体活动连接；在所述 箱体正面还设置有两道对开的观测门，所述箱体底部还设置有法兰圆盘；所述箱 体内部还设置有若干支撑钢板。

进一步，所述顶盖与所述箱体之间通过开门气缸连接。

进一步，所述箱体底部安装有旋转支撑平台。

进一步，所述箱体的壁面从内到外依次由不锈钢板、岩棉保温层和包装铁皮 构成。

进一步，所述工作面上还设置有若干漏风孔。

进一步，所述空气加热器与所述扩散器之间的管路上还设置有质量流量计， 所述质量流量计经数据线连接至所述中控柜。

进一步，所述箱体上部内空间还设置有加热源。

进一步，所述装置采用两种加热方式，当开启所述空气加热器，关闭所述加 热源时，实现所述箱体的整体加热方式；当所述空气加热器关闭，开启所述加热 源时，通过所述加热源对所述箱体进行加热，实现点源式加热方式。

进一步，所述通风管路采用U+L型结构：所述尾巷的延伸段与所述回风巷的 延伸段连通，并在两者延伸段之间设置有两个以上的连通管路，每个所述连通管 路内都设置有电磁阀；所述电磁阀经控制线与所述中控柜连接。