[发明专利]基于采空区空气参数实测的遗煤氧化升温模拟试验方法

摘要

本发明公开一种基于采空区空气参数实测的遗煤氧化升温模拟试验方法，属于煤矿采空区遗煤自燃防治研究领域，其首先通过束管监测方法测量得到采空区真实的空气参数，绘制采空区空气参数随时间变化的曲线，利用计算机编制伺服控制程序，然后进行遗煤氧化升温模拟试验，得到采空区遗煤在工作面推进过程中的温度和指标气体浓度变化曲线，进而可以分析采空区遗煤氧化升温特征及变化规律。本发明可以对采空区遗煤氧化自燃特性进行科学的观测和准确的分析，有利于对于煤矿采空区遗煤自燃灾害防治的深入研究。

主权项

1.一种基于采空区空气参数实测的遗煤氧化升温模拟试验方法，其特征在于，主要操作步骤如下：步骤一、采空区空气参数采集，其包括以下分步骤：a根据工作面长度，沿工作面布置若干等距节点I1，I2，…，In；b结合煤矿采空区束管监测技术，沿工作面布置一条束管，每个节点处对应埋设一路测线，所述测线包括气样采集管、气流传感器线路；在每个节点位置处，束管设置一个接口，接口通过快速接头与一保护筒相连，所述保护筒内包含气样采集端头、气流传感器，节点位置处的采空区漏风风流速度由气流传感器测定，并将电信号通过气流传感器线路传至采气站处的电子显示表；c在工作面推进过程中，每日定时采集采空区空气参数数据，所述采空区空气参数包括采空区内空气的氧气浓度、空气湿度、漏风风流速度，其中，氧气浓度和空气湿度由井下工作人员每日定时从束管采气站中抽取气样，带至地面进行化验获得，漏风风流速度由工作人员通过采气站处的电子显示表读数获得；步骤二、绘制采空区空气参数变化曲线根据步骤一所得到的各节点处的空气参数数据和采集时间，绘制不同时刻采空区I1，I2，…，In节点位置处的采空区空气参数对应表，利用origin软件进行数据拟合，得到各节点位置处的空气参数随时间的变化曲线；步骤三、编制采空区空气参数变化伺服程序依据步骤二中的采空区空气参数随时间的变化曲线，利用计算机编程方法，编制模拟采空区空气参数变化的伺服控制程序，并导入计算机；步骤四、进行煤样氧化升温试验，其包括以下分步骤：a准备实验硬件，所述实验硬件为遗煤氧化升温模拟试验台，包括控制计算机、试验箱、加热器、氧气瓶、加湿机、鼓风机、数据监测系统、气相色谱分析仪；所述计算机装载有伺服控制程序，可通过编制伺服控制程序，实现对试验系统各部分装置的伺服控制，由此实现对试验箱内氧气浓度、温度、湿度、气流速度的调节；所述试验箱为一立方体封闭箱体，其外壳由绝热材料制作，顶部有圆形箱盖，可旋接箱体实现密闭，试验箱右侧为进风口，左侧为出风口，进风口与鼓风机相连，出风口设置取气点，与气相色谱分析仪相连；所述数据监测系统由多个传感器及线路组成，所述传感器包括氧气浓度传感器、湿度传感器、温度传感器；所述气相色谱分析仪可对出风口处的气样进行收集和分析，实时监测和显示试验箱体内煤自燃指标气体浓度，所述煤自燃指标气体包括乙烯、一氧化碳、乙炔；b将煤矿工作面现场采集的松散煤样置于试验箱中，启动计算机中的伺服控制程序，调整试验箱内空气参数至初始值，其中，试验箱体内的氧气由氧气瓶提供，湿度由加湿机通过连接在试验箱内的喷头喷射水雾进行调节，初始温度值设定为工作面温度，由计算机控制加热器进行调节；c由计算机按照采空区内实际条件，连续模拟采空区空气参数变化；d通过温度传感器实时监测煤样温度，生成数据变化曲线，通过I1，I2，…，In多个节点位置处对应的煤样氧化升温变化曲线；通过气相色谱分析仪对气样的分析，得到采空区遗煤氧化过程中的指标气体浓度变化曲线。