[发明专利]干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置及方法

说明书

本发明属于煤层实验测试装置技术领域，公开了一种干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置，包括物理相似模拟部，用于调节物理相似模拟部温度的温度系统，用于为物理相似模拟部输送氧气的注氧系统，用于调节物理相似模拟部湿度的注水系统，置样部、温度传感器、湿度传感器、气体传感器和中央控制系统；本发明还提供了采用上述干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置的方法。本发明用于模拟干旱区自然环境，能够缩短实际研究的时间，并且试验模拟的环境基本满足实际环境的状况，可以做到省时方便快捷的达到研究目的。

技术领域

本发明属于煤层实验测试装置技术领域，涉及一种煤自然发火试验，具体涉及一种干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置及方法。

背景技术

我国西部干旱区位于欧亚大陆腹地，全区西高东低，地貌多样，既有阿尔泰山、天山、昆仑山、祁连山、贺兰山等山地，又有帕米尔高原、准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地和世界最低的吐鲁番盆地，还有银川、河套等山地陷落平原，以及古尔斑通古特、塔克拉玛干等沙漠。巨大的山盆体系孕育了众多的生态系统类型，由于其特殊的地理位置,，蕴藏了极其丰富的矿产资源及油气资源，但与此同时生态环境又具有一系列的脆弱性特征。如干旱少雨，水资源匮乏；森林稀少，植被覆盖率低；沙漠戈壁面积大，土地沙漠化、土壤盐渍化明显等。在这种生态环境背景下，自然灾害频繁发生，其中煤自然发火灾害是一种重大自然灾害。

由于长期处于干旱区自然环境下的地质资源与岩层，特别是在煤田方面，在自然温差以及风化影响下，使得裸露在地表的煤层和浅地表煤层的结构性质和元素含量发生变化，导致自燃倾向性发生变化，从而使得自然发火周期缩短，最终引起煤自燃导致煤火灾害出现。因此需要通过模拟相应气候条件，例如温度模拟、湿度模拟和气体量模拟等进行相应试验研究，分析出各种自然因素对自然条件下矿物、植物、岩石等的影响，从而采取相应的对策措施进行改善和预防。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置，通过PLC控制系统控制温度系统，注氧系统，注水系统，在物理相似模拟部的试验内箱体内模拟干旱地区环境。

本发明的另一个目的，是要提供上述一种干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置的试验方法，通过在物理相似模拟部的试验内箱体内模拟干旱地区环境，分析出各种自然因素对矿物、植物、岩石等的影响；

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置，它包括物理相似模拟部，用于调节物理相似模拟部温度的温度系统，用于为物理相似模拟部输送氧气的注氧系统，用于调节物理相似模拟部湿度的注水系统，置样部、温度传感器、湿度传感器、气体传感器和中央控制系统；

所述物理相似模拟部由试验外箱体、试验内箱体和底座组成，试验外箱体设置在试验内箱体的外侧，底座设于试验外箱体、试验内箱体的下方；所述试验外箱体、试验内箱体的顶部均设有注水孔和注氧孔；所述试验内箱体的内部设有横置的承样板，试验外箱体和试验内箱体的前面板上均设有用于置样部进出的置样孔；

所述中央控制系统包括触摸式人机界面HMI和PLC控制系统，触摸式人机界面HMI与PLC控制系统相连，触摸式人机界面HMI位于试验外箱体的前面板上；

所述物理相似模拟部通过注氧孔与注氧系统连接，通过注水孔与注水系统连接；置样部通过置样孔设置在试验内箱体内的承样板上；所述温度传感器、湿度传感器、气体传感器设置于试验内箱体承样板上方的内侧壁上；

所述温度传感器、湿度传感器、气体传感器、温度系统，注氧系统，注水系统均与PLC控制系统连接。

作为限定，所述温度系统包括升温加热部和降温冷却部；

所述升温加热部包括加热管和固态继电器，加热管的接口与固态继电器相连，所述加热管位于试验内箱体内的置样部上方的内侧壁上，固态继电器位于试验内箱体的外侧壁上，固态继电器与PLC控制系统连接；