[发明专利]一种采空区防灭火材料性能测评实验平台及方法

权利要求书

1.一种采空区防灭火材料性能测评方法，其特征在于，包括步骤：

布设实验平台，所述平台包括：透明腔体，在所述透明腔体内纵向上设有结构板，所述结构板上设有纵向孔体，所述结构板周围与所述透明腔体内壁密封连接，在所述结构板上设有加热板，所述加热板对应设置于结构板上未设置孔体结构的表面，在所述透明腔体内、位于加热板以上空间填充有多孔介质材料，所述多孔介质材料用于模拟采空区破碎煤体及其附着物，所述多孔介质材料与所述透明腔体构成封闭空间，用于模拟采空区未经封堵的真实状态，在所述多孔介质上设有纵向通道；在所述多孔介质材料不同水平层上设有热电偶，所热电偶用于监测测评实验过程中，透明腔体内不同高度位置的温度；在所述透明腔体侧壁上、位于多孔板与透明腔体底部之间的高度位置上设有压力传感器；在所述透明腔体侧壁上位于多孔板与透明腔体底部之间的高度位置上还设有水平通道，所述水平通道上连接有真空泵，所述真空泵用于对透明腔体内抽真空，模拟采空区处于负压环境下的封堵状态；在所述透明腔体外部还设有热像仪及图像采集装置，所述热像仪与图像采集装置设置于具有可升降功能的平台上，所述热像仪及图像采集装置采集视角覆盖纵向上孔介质材料填充的高度；所述压力传感器、热电偶、热像仪及图像采集装置分别连接于数据采集装置，所述数据采集装置电连接于数据处理系统；

向所述纵向通道内注入防灭火材料；所述防灭火材料包括液体和/或气体；

通过所述图像采集装置采集所述防灭火材料在多孔介质内的扩散状态图像；所述扩散状态图像包括：扩散速率及防灭火材料的实时分子结构形态；

通过所述扩散状态图像监测到所述防灭火材料充满所述多孔介质孔隙中时，关闭所述纵向通道，并触发开启加热板加热；

通过所述热电偶实时监测透明腔体内不同水平层的温度和/或通过热像仪采集透明腔体内不同水平层的热像图，所述热像图包括热量值及热分布状态；

通过所述真空泵对透明腔体内抽真空，在负压倒吸的作用下，多孔介质孔隙中处于稳态的防灭火材料开始活跃，并向透明腔体底部方向扩散，通过图像采集装置及压力传感器监测防灭火材料从稳态到活跃态变化对应的临界压力；

通过数据采集卡采集所述的扩散状态图像、温度和/或热像图及临界压力数据，并将所述数据发送至数据处理系统；

所述数据处理系统对所述数据进行处理，并根据所述数据评测所述材料的性能。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述性能包括防灭火材料的承压特性、灭火特性及扩散特性；

所述根据所述数据评测所述材料的性能还包括：

根据所述扩散状态图确定防灭火材料的扩散速率及扩散一致性；所述扩散一致性为防灭火材料分子在多孔介质空隙中填充的均匀性；

根据所述扩散速率及扩散一致性确定所述防灭火材料的扩散特性；

还包括：

根据所述温度值和/或热像图确定防灭火材料的灭火特性；

根据所述临界压力确定防灭火材料的承压特性。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述防灭火材料包括水、浆液、惰性气体、阻化泡沫和/或凝胶泡沫；

所述根据所述数据评测材料的性能还包括：

分次用上述不同的防灭火材料注入所述纵向通道内；

确定出不同的防灭火材料的灭火特性、承压特性及扩散特性；

根据不同防灭火材料对应的灭火特性、承压特性及扩散特评价防灭火材料性能；

若防灭火材料扩散速率快则确定对应的防灭火材料的扩散特性好；

若所述温度值和/或热量值越小则确定对应的防灭火材料的灭火特性佳；

若所述临界压力越大则确定对应的防灭火材料的承压特性强。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述确定对应的防灭火材料的扩散特性好还包括：

在确定出扩散速率相同时，再根据防灭火材料的扩散一致性确定扩散特性；

在确定出热量值及温度值相同时，再根据热分布状态确定灭火特性；

若在相同位置的空间内防灭火材料热分布状态均匀、无尖峰点则确定所述灭火特性强。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过所述图像采集装置监测负压升至临界压力过程中，对应的防灭火材料在多孔介质空间中的分子结构变化状态；

根据所述分子结构变化状态对防灭火材料承压趋势作出预警信号；

将所述预警信号以声音或视觉形式输出。