[发明专利]一种不同尺度煤火灾害热动力过程模拟测试装置及方法

权利要求书

1.一种不同尺度煤火灾害热动力过程模拟测试装置，包括物理相似模拟试验台(1)、透明隔热罩(2)、无线自组网测温系统、粒子辐射监测应力状态系统以及气体监测系统，其特征在于：

所述物理相似模拟试验台包括试验台底座(6)、可拆卸槽钢(7)、下底板(8)以及辅助板(26)；所述下底板(8)固定设于试验台底座(6)上表面，下底板(8)与可拆卸槽钢(7)上设有若干大小相同、间距相等的螺丝孔，可拆卸槽钢(7)通过螺栓和螺丝孔固定安装在下底板(8)的上下以及左右两侧，所述辅助板(26)通过轴承与下底板(8)左侧呈可拆卸式滑动连接，且辅助板(26)与下底板(8)表面形成可调节的倾角；

所述透明隔热罩(2)罩设在物理相似模拟试验台(1)上，透明隔热罩(2)包括上顶板(9)、左侧板(10)、右侧板(11)、后面板(12)、前面板(13)以及排烟装置(27)，所述上顶板(9)、左侧板(10)、右侧板(11)以及后面板(12)为一体式结构，所述前面板(13)与左侧板(10)以及右侧板(11)呈上下推拉式连接；所述排烟装置(27)固定设于后面板(12)右侧上方内壁上；

所述无线自组网测温系统包括供氧装置(14)、空气压缩机(15)、加热装置(16)、无线传输模块(17)、热电偶(18)以及热电偶模数转换器(19)，所述供氧装置(14)出口端连接空气压缩机(15)的入口端，所述热电偶(18)、电偶模数转换器(19)以及无线传输模块(17)包括多个热电偶、热电偶模数转换器以及无线传输模块，且每一个热电偶都连接一个热电偶模数转换器，每一个热电偶模数转换器都连接一个无线传输模块，每一个无线传输模块都通过自组网的方式与网关通信连接并接入Internet网与计算机(20)通信连接；

所述粒子辐射监测应力状态系统包括棒型应力传感器(21)、电源信号线(22)、应力检测仪(23)，所述棒型应力传感器(21)设于可拆卸槽钢(7)上的螺丝孔中，棒型应力传感器(21)与应力监测仪(23)之间通过电源信号线(22)电性连接；

所述气体监测系统包括气体传感器(24)和气体监测仪(25)，所述气体传感器与气体监测仪通过信号线电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种不同尺度煤火灾害热动力过程模拟测试装置，其特征在于，所述试验台底座(6)的尺寸为1800mm×1200mm×100mm，所述可拆卸槽钢(7)的尺寸为1400mm×120mm×50mm或700mm×120mm×50mm，所述辅助板尺寸为800mm×700mm，所述下底板的尺寸为1600mm×1400mm，可拆卸槽钢(7)与下底板(8)上相邻两个螺丝孔的间距为100mm。

3.根据权利要求1所述的一种不同尺度煤火灾害热动力过程模拟测试装置，其特征在于，所述上顶板(9)、左侧板(10)、右侧板(11)、后面板(12)以及前面板(13)的尺寸为2200mm×1600mm×1600mm，且上顶板(9)、左侧板(10)、右侧板(11)、后面板(12)以及前面板(13)采用透明耐高温材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种不同尺度煤火灾害热动力过程模拟测试装置，其特征在于，所述物理相似模拟试验台(1)可通过增加或减少可拆卸槽钢(7)的数量来调节长、宽、高。

5.根据权利要求1所述的一种不同尺度煤火灾害热动力过程模拟测试装置，其特征在于，所述气体监测仪(25)和应力检测仪(23)通过数据线与计算机(20)电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种不同尺度煤火灾害热动力过程模拟测试装置，其特征在于，所述辅助板(26)与下底板(8)表面形成的可调节的倾角范围为0°-90°。

7.一种不同尺度煤火灾害热动力过程模拟测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、设计实验煤田火灾或矿井采空区演化所需条件；

S2、根据设计条件选择可拆卸槽钢的数量及规格，搭建物理相似模拟试验台模型框架，调节辅助板选择相应的倾角进行布置所需煤岩层；同时，在煤岩层中按相邻间距为100mm布置热电偶；

S3、将搭建好的物理相似模拟试验台模型静置，等待其凝固成型；同时，将其他部件按要求进行连接；

S4、通过供氧装置和加热装置对实验煤层进行加热，并引燃煤层，当煤田火区发生垮落产生裂隙形成供风通道时，将气体传感器及时插入供风通道中；

S5、通过热电偶、棒型应力传感器和气体传感器监测演化过程，并通过热电偶、棒型应力传感器和气体传感器的检测数据进行分析。