[發明專利]一種煤矸石山自燃爆炸實驗系統

無效

• 申請號: 200710123312.1
• 申請日: 2007-06-22
• 公開（公告）號: CN101329223A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 余明高;潘榮錕;于水軍;劉志超;賈海林;鄭立剛;路長;牛國慶;郝強;左秋玲;李喜玲;徐俊;段玉龍
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01M19/00
• 分類號: G01M19/00
• 代理公司: 北京連城創新知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉伍堂

技術領域

本發明涉及一種實驗系統，具體涉及一種煤矸石山自燃爆炸實驗系統。

背景技術

煤矸石是煤礦井下巷道掘進過程中產生的“廢石”，在地面大量堆積后即形成煤矸石山。目前，全國煤矸石的總積存量已達30億t以上，形成煤矸石山1500余座，占地7×10⁷m²。隨著我國經濟的快速發展而對能源需求的增加，煤礦開采強度正在加大，煤矸石總量正在以1.5～2.0億t/y的速度增長。

對煤矸石山危害的認識，目前大多停留在其對環境的污染方面。然而，許多案例表明，煤矸石山在安全方面存在的問題已越來越嚴重，特別是煤矸石山自燃、爆炸問題，已給煤礦企業造成巨大的損失。例如：河南省平頂山煤業集團公司四礦煤矸石山因天降暴雨而產生兩次爆炸，近1.8×10⁴m³、約3.3×10⁴t的煤矸石被拋到300多m外，共造成8人死亡、21人重傷，其它102名人員受到不同程度的灼傷。

雖然煤矸石山爆炸引發災害的發生頻率不高，但因其具有突發性，且規模大，往往造成重大人員傷亡和經濟損失。開展煤矸石山爆炸形成機理研究，對減少煤礦安全事故的發生具有重要的理論及現實意義?；诖?，構建一種實驗系統來模擬研究煤矸石山自燃爆炸過程是極其重要的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種結構合理，操作靈活，實施方便，人為可控及數據自動記錄的煤矸石山爆炸實驗系統。

本發明所述的煤矸石山自燃爆炸實驗系統，用石磚壘砌一個空心柱體，空心柱體內下面鋪設磚塊，煤矸石堆積于柱體內，煤矸石堆里埋設加熱源和熱電偶，煤矸石堆的上方安置壓力傳感探頭、煙氣傳感探頭、水淋噴頭。

本發明所述的煤矸石山自燃爆炸實驗系統，所述的空心柱體墻的下方設置通風口?？招闹w的上面設置鐵絲網或密封。

本發明所述空心柱體下面的所鋪設的磚塊的厚度不小于20cm，避免高溫煤矸石對實驗室造成的熱損害。墻體

本發明所述的煤矸石山自燃爆炸實驗系統，所述空心柱體的墻體的厚度應大于10cm，防止實驗時煤矸石的爆炸對周圍人員造成傷害及對設備造成破壞。

本發明所述的煤矸石山自燃爆炸實驗系統，所述的煤矸石堆積形狀為錐形或水平堆積。

本發明所述的煤矸石山自燃爆炸實驗系統，所述的加熱源與電壓控制儀相連，調節煤矸石內部的加熱溫度。所述的加熱源為1-4個、功率為500KW-2500KW的電爐絲，線路用聚四氟乙烯做絕緣套。所述熱電偶數量為6～9根，水平和豎直方向矩陣布置。

本發明所述的煤矸石山自燃爆炸實驗系統，所述的壓力傳感探頭設置在煤矸石堆上方30cm-40cm處，數量為1-3個。所述的壓力傳感探頭連接壓力轉化儀，壓力轉化儀與數據處理機相連。探頭外部為鋼管保護，與探頭相連的傳感線用石棉管套住。

本發明所述的煤矸石山自燃爆炸實驗系統，所述的煙氣傳感探頭安置在煤矸石堆上方40cm-50cm處，經數據傳送線與煙氣分析儀相連接，并將所采集的數據轉送至數據處理機。與煙氣探頭相連接的傳感線用石棉管套住，保證傳感線的不受損壞。

本發明所述的煤矸石山自燃爆炸實驗系統，所述的水淋噴頭安裝在升降架上，且位于煤矸石堆的正上方，根據需要上下調整噴淋高度。水淋噴頭通過水泵連接水箱。

本發明所述的煤矸石山自燃爆炸實驗系統，所述的操作步驟為，先開啟加熱源對煤矸石樣加熱，并啟動煙氣傳感探頭和熱電偶，連續監測煤矸石燃燒產生的各種氣體成分及煤矸石堆的內部溫度變化情況；當熱電偶監測到煤矸石燃燒到外表時，啟動壓力傳感探頭，并打開水淋噴頭進行噴淋。

本發明所述的實驗系統采用外部加熱法誘發煤矸石燃燒，利用煙氣分析儀測試煤矸石的燃燒成份，同時通過熱電偶監測跟蹤燃燒進度。當燃燒溫度達到一定值后對其進行水噴淋，模擬降雨對自燃煤矸石發生爆炸的影響，并利用壓力傳感探頭監測煤矸石的噴爆壓力。

本發明所述的煤矸石山自燃爆炸實驗系統，還可應用于對煤自燃過程、城市生活垃圾爆炸進行模擬實驗。

本發明所述的實驗系統有以下特點：

1.由于采用外部加熱法來加速煤矸石樣的燃燒反應速度，減小了實驗規模，縮短了實驗周期。

2.噴淋系統采用水泵加壓，通過壓力可調節噴水的流量，更能形象地反應出降雨對自燃煤矸石山發生爆炸的影響。

3.本發明融合了煙氣探測、壓力探測和溫度探測為一體。

4.本發明操作靈活，結構簡單，且安全可靠。