[發(fā)明專利]檢測(cè)煤自燃產(chǎn)熱產(chǎn)氣特性對(duì)瓦斯?jié)舛葓?chǎng)影響的裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010623063.8
• 申請(qǐng)日: 2020-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111650242A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施式亮;凌紫城;魯義;吳寬;李賀;曾明圣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20;G01N30/02
• 代理公司: 洛陽(yáng)啟越專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41154
• 代理人: 吳楠

本發(fā)明公開(kāi)了一種檢測(cè)煤自燃產(chǎn)熱產(chǎn)氣特性對(duì)瓦斯?jié)舛葓?chǎng)影響的裝置及方法，包括模擬試驗(yàn)箱、通風(fēng)系統(tǒng)、加熱裝置、氣體注入系統(tǒng)、溫度及氣體采集系統(tǒng)和分析主機(jī)；通過(guò)上述裝置可以真實(shí)還原采空區(qū)場(chǎng)景并進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)；同時(shí)還可以模擬采空區(qū)內(nèi)含瓦斯煤體受熱對(duì)瓦斯解吸速度的影響，實(shí)時(shí)反應(yīng)煤體受熱后自燃氧化產(chǎn)氣和促進(jìn)瓦斯解析兩類別氣體產(chǎn)物作用下采空區(qū)內(nèi)原有瓦斯?jié)舛葓?chǎng)的變化規(guī)律；另外本發(fā)明通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)得到煤自燃產(chǎn)熱產(chǎn)氣、煤自燃僅產(chǎn)氣兩種工況下采空區(qū)的瓦斯?jié)舛葓?chǎng)分布規(guī)律；進(jìn)而能間接得到煤自燃僅產(chǎn)熱工況下采空區(qū)的瓦斯?jié)舛葓?chǎng)分布規(guī)律；從而能為研究煤自燃產(chǎn)熱與產(chǎn)氣特性的協(xié)同關(guān)系對(duì)瓦斯?jié)舛鹊挠绊懱峁?shù)據(jù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種檢測(cè)煤自燃產(chǎn)熱產(chǎn)氣特性對(duì)瓦斯?jié)舛葓?chǎng)影響的裝置及方法，屬于煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

煤炭工業(yè)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的有力保障，目前我國(guó)的淺部煤炭資源已接近枯竭，許多煤礦已開(kāi)始進(jìn)入深部開(kāi)采。隨著開(kāi)采深度的增加，煤自燃與瓦斯的復(fù)合災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)不斷增大，研究煤自燃產(chǎn)熱產(chǎn)氣特性對(duì)瓦斯?jié)舛葓?chǎng)分布的影響，對(duì)復(fù)合災(zāi)害防控起到重要作用。

現(xiàn)有的裝置主要是用來(lái)研究瓦斯對(duì)煤自燃特性的影響，如申請(qǐng)?zhí)枮?01510297866.8的中國(guó)專利，提出一種試驗(yàn)臺(tái)用于研究不同瓦斯含量下煤自燃生成指標(biāo)性氣體的特性；又如申請(qǐng)?zhí)枮?01610270069.5的中國(guó)專利，通過(guò)不同瓦斯抽采條件下煤氧化升溫進(jìn)程的分析來(lái)研究瓦斯抽采條件對(duì)煤自燃的影響，上述現(xiàn)有試驗(yàn)裝置均缺少用于研究煤自燃特性對(duì)瓦斯影響的裝置。

目前，大多數(shù)學(xué)者主要研究的是進(jìn)風(fēng)量、漏風(fēng)量、抽采量、煤自燃指標(biāo)性氣體等對(duì)瓦斯?jié)舛鹊挠绊懀缭谘芯棵鹤匀贾笜?biāo)性氣體對(duì)瓦斯影響方面，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)瓦斯在混入大量煤自燃指標(biāo)性氣體后，爆炸濃度上、下限范圍會(huì)大大增加從而促使瓦斯爆炸。雖然上述研究在揭示煤自燃與瓦斯相互作用方面取得較大成果，但是忽略了煤自燃過(guò)程中產(chǎn)熱對(duì)瓦斯的影響，沒(méi)有考慮到產(chǎn)熱與產(chǎn)氣之間存在協(xié)同關(guān)系。

綜上，現(xiàn)有的裝置和研究沒(méi)有充分考慮到煤自燃產(chǎn)熱與產(chǎn)氣特性的協(xié)同關(guān)系對(duì)瓦斯?jié)舛鹊挠绊憽?/p>

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種檢測(cè)煤自燃產(chǎn)熱產(chǎn)氣特性對(duì)瓦斯?jié)舛葓?chǎng)影響的裝置及方法，通過(guò)模擬煤自燃產(chǎn)熱與產(chǎn)氣情況下采空區(qū)瓦斯?jié)舛葓?chǎng)分布規(guī)律和模擬只產(chǎn)氣情況下的采空區(qū)瓦斯?jié)舛葓?chǎng)分布規(guī)律，從而能為研究煤自燃產(chǎn)熱與產(chǎn)氣特性的協(xié)同關(guān)系對(duì)瓦斯?jié)舛鹊挠绊懱峁?shù)據(jù)支撐。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種檢測(cè)煤自燃產(chǎn)熱產(chǎn)氣特性對(duì)瓦斯?jié)舛葓?chǎng)影響的裝置，包括模擬試驗(yàn)箱、通風(fēng)系統(tǒng)、加熱裝置、氣體注入系統(tǒng)、溫度及氣體采集系統(tǒng)和分析主機(jī)；

所述模擬試驗(yàn)箱包括保溫箱體、采煤工作面模型、采空區(qū)模型、進(jìn)風(fēng)巷模型和回風(fēng)巷模型，采煤工作面模型、采空區(qū)模型、進(jìn)風(fēng)巷模型和回風(fēng)巷模型均處于保溫箱體內(nèi)，其中采煤工作面模型放置在保溫箱體底板一側(cè)，采空區(qū)模型放置在采煤工作面模型與保溫箱體底板另一側(cè)之間，進(jìn)風(fēng)巷模型和回風(fēng)巷模型分別設(shè)置在采煤工作面模型兩端、且進(jìn)風(fēng)巷模型和回風(fēng)巷模型相互平行；

所述通風(fēng)系統(tǒng)包括變速器和風(fēng)機(jī)，變速器和風(fēng)機(jī)均處于保溫箱體外部，風(fēng)機(jī)通過(guò)管路與變速器的進(jìn)風(fēng)口連通，變速器的出風(fēng)口通過(guò)管路與進(jìn)風(fēng)巷模型內(nèi)部連通；

所述加熱裝置包括溫度控制儀和電加熱棒，電加熱棒處于采空區(qū)模型底部，電加熱棒上方設(shè)有篩網(wǎng)放置架，電加熱棒與溫度控制儀電連接，溫度控制儀與分析主機(jī)電連接，用于對(duì)保溫箱體內(nèi)加熱；

所述氣體注入系統(tǒng)包括第一注氣管、第二注氣管、第三注氣管、三通接頭、一氧化碳?xì)馄亢图淄闅馄浚陔娂訜岚襞赃叺谋叵潴w底板開(kāi)設(shè)注氣孔，注氣孔通過(guò)第一注氣管與三通接頭其中一個(gè)端口連接，三通接頭另外兩個(gè)端口分別通過(guò)第二注氣管和第三注氣管與一氧化碳?xì)馄亢图淄闅馄窟B接；所述第一注氣管上裝有第一壓力表、轉(zhuǎn)子流量計(jì)和氣體流量調(diào)節(jié)閥；第二注氣管上裝有第一針閥和第二壓力表；第三注氣管上裝有第二針閥和第三壓力表；