[發明專利]煤田火災演化過程相似模擬試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201610046533.2
• 申請日: 2016-01-17
• 公開（公告）號: CN105548519B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 鄧軍;肖旸;李青蔚;劉長春;文虎
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22;G01N33/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.煤田火災演化過程相似模擬試驗裝置，其特征在于包括供氣部(1)、物理相似模擬部(2)、引燃部(3)、數據采集及分析部(4)、起吊部(5)；

所述供氣部(1)包括氧氣源(10)、無油空氣壓縮機(11)、入口質量流量計(12)；所述氧氣源(10)的出口端與所述無油空氣壓縮機(11)的入口端相連，所述無油空氣壓縮機(11)的出口端與所述入口質量流量計(12)的入口端相連；

所述物理相似模擬部(2)包括物理相似模型(20)、試驗箱體(21)、底座(22)；

所述物理相似模型(20)包括煤層(200)、巖層、隔熱巖層(205)；

所述試驗箱體(21)包括頂面板(211)、前面板(212)、后面板(213)、左面板(214)、右面板(215)、底面板(216)、可調支架(217)；

所述左面板(214)的下部設置有入氣口(218)，所述頂面板(211)上設置有出氣口(219)；所述入氣口(218)與所述入口質量流量計(12)的出口端相連；

所述前面板(212)設置有觀察窗(2121)；

所述底座(22)上設置有液壓缸(222)、軸承(223)；所述液壓缸(222)設置在所述底座(22)的一端，并由液壓站(221)提供液壓動力；所述軸承(223)設置在所述底座(22)的設置有所述液壓缸(222)一端相對的另外一端；

引燃部(3)包括控溫柜(30)、加熱棒以及溫度傳感器(31)；

數據采集及分析部(4)包括計算機(40)、應力探頭(41)、溫度探頭(42)、視頻采集裝置(43)、出口質量流量計(44)、煙氣分析儀(45)、A/D轉換裝置(46)；所述應力探頭(41)、所述溫度探頭(42)布置在所述物理相似模型(20)中；所述應力探頭(41)、所述溫度探頭(42)均和所述A/D轉換裝置(46)相連，所述A/D轉換裝置(46)與所述計算機(40)相連，所述出口質量流量計(44)的入口端與所述出氣口(219)相連，所述出口質量流量計(44)的出口端與所述煙氣分析儀(45)的入口端相連，所述煙氣分析儀(45)與所述計算機(40)相連，所述視頻采集裝置(43)固定在所述前面板(212)的前方；

起吊部(5)包括電動葫蘆(51)、起吊臂(52)、起吊立柱(53)、行走機構(54)。

2.如權利要求1所述的煤田火災演化過程相似模擬試驗裝置，其特征在于：所述試驗箱體(21)的外層尺寸為2200mm×2200mm×1800mm，所述試驗箱體(21)的內層尺寸為2000mm×2000mm×1600mm；各面板的外層為Q235-B鋼板、內層為316L鋼板，兩層鋼板之間由槽鋼連接及支撐，并充填耐高溫的纖維棉保溫。

3.如權利要求1所述的煤田火災演化過程相似模擬試驗裝置，其特征在于：所述頂面板(211)、所述前面板(212)、所述后面板(213)通過法蘭由M16×40螺栓固定。

4.如權利要求1所述的煤田火災演化過程相似模擬試驗裝置，其特征在于：所述液壓缸(222)的數量為2且相互遠離。

5.如權利要求1所述的煤田火災演化過程相似模擬試驗裝置，其特征在于：所述應力探頭(41)布置在所述隔熱巖層(205)與所述可調支架(217)之間。

6.使用如權利要求1～5任一所述的煤田火災演化過程相似模擬試驗裝置的試驗方法，其特征在于包括以下步驟：

S1搭建物理相似模型：根據不同煤田火災的實際條件，合理選擇材料和尺寸，搭建所述物理相似模型(20)；

S2探頭及熱源布置：搭建所述物理相似模型(20)的過程中，將所述溫度探頭(42)布置在所述煤層(200)以及所述巖層中，將所述應力探頭(41)布置在所述隔熱巖層(205)與所述可調支架(217)之間；將所述加熱棒以及溫度傳感器(31)布置在所述煤層(200)中；

S3風干：將所述物理相似模型(20)靜置風干；

S4調節傾斜角：根據煤田火災的實際情況，通過調節所述液壓缸(222)的伸縮并配合所述軸承(223)，調節所述物理相似模型(20)的傾斜角A；

S5氣體輸送：所述無油空氣壓縮機(11)將由所述氧氣源(10)提供的氧氣，經過所述入口質量流量計(12)輸送至所述試驗箱體(21)，經過所述物理相似模型(20)后，從所述試驗箱體(21)頂部的所述出口質量流量計(44)流出；

S6加熱引燃：由所述控溫柜(30)控制所述加熱棒以及溫度傳感器(31)加熱到指定溫度，引燃煤層；

S7數據采集及分析：啟動所述計算機(40)、所述視頻采集裝置(43)、煙氣分析儀(45)，采集并分析煙氣成分、溫度、應力、視頻數據。