易自燃高瓦斯煤层采空区瓦斯抽采与煤炭自燃模拟实验装置

技术领域

本发明涉及一种煤矿开采技术，尤其涉及一种易自燃高瓦斯煤层采空区瓦斯抽采与煤炭自燃模拟实验装置。

背景技术

矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的各种气体的总称。近年来，随着采深的增加，高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井越来越多，瓦斯事故不断。目前，对瓦斯治理采取的主要措施就是瓦斯抽放，其中就包括采空区瓦斯抽放，但有些煤矿在进行采空区瓦斯抽放治理上隅角瓦斯超限问题的同时伴有煤炭自燃的危险。如果瓦斯抽放负压过大，采空区内的漏风就会增加，会增加煤炭自燃的危险。如果瓦斯抽放负压过小，采空区内漏风就会减小，煤炭自燃的危险也会减小，但采空区内涌出到上隅角的瓦斯就会增多，造成瓦斯超限报警影响生产和煤矿安全。因此，找到合适的瓦斯抽放与煤炭自燃之间的关系对于控制上隅角瓦斯超限和煤炭自燃至关重要。现在，对于这个问题多用数值模拟的手段进行研究，但由于数值模拟往往要忽略很多因素才能做出，与实际情况偏差较大，对于实际指导价值有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种易自燃高瓦斯煤层采空区瓦斯抽采与煤炭自燃模拟实验装置，可以真实模拟易自燃高瓦斯煤层采空区瓦斯抽采与煤炭自燃之间的关系，以实现对瓦斯抽放与煤炭自燃的同时测试，为实际煤矿制定瓦斯抽放措施和预防煤炭自燃措施提供依据，防止煤炭自燃和瓦斯超限问题的发生。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的易自燃高瓦斯煤层采空区瓦斯抽采与煤炭自燃模拟实验装置，包括U形工作面采煤系统、通风系统、瓦斯系统、抽采系统、数据测试采集系统；

所述U形工作面采煤系统包括进风巷道、回风巷道、工作面、采空区；

所述通风系统包括设于所述回风巷道出口处的抽出式通风机及其附件；

所述瓦斯系统包括瓦斯瓶、阀门、压力表、瓦斯供给管路；

所述抽采系统包括瓦斯抽放泵、瓦斯抽放管道、阀门、流量计、负压传感器；

所述瓦斯供给管路的出口和所述瓦斯抽放管道的进口分别伸入到所述采空区内；

所述数据测试采集系统包括设于所述进风巷道、回风巷道和工作面的风速传感器，还包括设于所述采空区的瓦斯浓度传感器、温度传感器和co传感器；

所述风速传感器、瓦斯浓度传感器、温度传感器、co传感器分别通过数据采集模块与工控机连接。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的易自燃高瓦斯煤层采空区瓦斯抽采与煤炭自燃模拟实验装置，由于包括U形工作面采煤系统、通风系统、瓦斯系统、抽采系统、数据测试采集系统，可以真实模拟易自燃高瓦斯煤层采空区瓦斯抽采与煤炭自燃之间的关系，以实现对瓦斯抽放与煤炭自燃的同时测试，为实际煤矿制定瓦斯抽放措施和预防煤炭自燃措施提供依据，防止煤炭自燃和瓦斯超限问题的发生。

附图说明

图1为本发明实施例提供的易自燃高瓦斯煤层采空区瓦斯抽采与煤炭自燃模拟实验装置的平面布置示意图；

图2为本发明实施例中瓦斯系统的布置示意图。

图中：1、抽出式通风机，2、阀门，3、瓦斯抽放泵，4、流量计，5、瓦斯抽放管道，6、负压传感器，7、瓦斯进气口，8、瓦斯浓度传感器，9、温度传感器，10、co传感器，11、数据采集模块，12、工控机，13、风速传感器，14、压力表及减压阀，15、瓦斯瓶。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的易自燃高瓦斯煤层采空区瓦斯抽采与煤炭自燃模拟实验装置，其较佳的具体实施方式是：

包括U形工作面采煤系统、通风系统、瓦斯系统、抽采系统、数据测试采集系统；

所述U形工作面采煤系统包括进风巷道、回风巷道、工作面、采空区；

所述通风系统包括设于所述回风巷道出口处的抽出式通风机及其附件；

所述瓦斯系统包括瓦斯瓶、阀门、压力表、瓦斯供给管路；

所述抽采系统包括瓦斯抽放泵、瓦斯抽放管道、阀门、流量计、负压传感器；

所述瓦斯供给管路的出口和所述瓦斯抽放管道的进口分别伸入到所述采空区内；

所述数据测试采集系统包括设于所述进风巷道、回风巷道和工作面的风速传感器，还包括设于所述采空区的瓦斯浓度传感器、温度传感器和co传感器；

所述风速传感器、瓦斯浓度传感器、温度传感器、co传感器分别通过数据采集模块与工控机连接。

所述回风巷道和工作面也分别设有瓦斯浓度传感器、温度传感器和co传感器。

所述工作面和采空区之间用帆布隔开，同时帆布上布置多个微孔。

述帆布上的微孔不均匀分布，帆布两端对应进风巷道和回风巷道的部位的微孔布置数量多于帆布中部的微孔布置数量。

所述工作面设有报警器。

本发明可以模拟测试采空区瓦斯抽放时与煤炭自燃之间的耦合效应，为对实际煤矿制定瓦斯和煤自燃治理措施提供理论依据。

具体实施例：

如图1、图2所示，包括U形工作面采煤系统、通风系统、瓦斯系统、抽采系统、数据测试采集系统。U形工作面由一进风巷道、一回风巷道、工作面、采空区等组成，通风系统包括抽出式通风机、附属装置，瓦斯系统包括瓦斯瓶、阀门、压力表、管路，抽采系统包括瓦斯抽放泵、抽放管、阀门、流量计、负压表，数据测试采集系统包括风速传感器、温度传感器、co传感器、连接线、数据采集模块、电源、工控机、数据处理软件等。

工作面和采空区之间用帆布隔开，同时帆布上布置一些微孔，以产生漏风，模拟真实情况下采空区漏风情况。帆布上微孔布置时不均匀分布，在两端对应进风巷道和回风巷道地方微孔布置多些，其它地方少些，其布置的具体多少通过实验确定，以达到要求的漏风量；抽出式通风机可以产生不同的风量，以模拟真实情况下通风风量不同时的漏风情况；

瓦斯抽放泵可以产生不同的抽放负压，以模拟真实情况下不同抽采负压的情况；

采空区内要散落煤炭和大小不一的岩石，模拟真实情况下采空区状况和煤炭自燃情况；

采空区内要布置温度传感器和co传感器，以监测煤炭自燃情况；

回风巷道内要布置风速传感器，以及时掌握回风巷道的通风风量；

回风巷道内也要布置温度传感器和co传感器，以监测煤炭自燃情况；

进风巷道和工作面也要布置风速传感器，以及时掌握采空区的漏风量；

瓦斯系统和采空区用进气管相连接，以模拟真实情况下邻近层和遗煤不停的向采空区释放瓦斯；

抽放系统流量计主要监测瓦斯抽放系统管路的流量，负压表主要监测瓦斯抽放系统的抽放负压，分析瓦斯抽采和煤炭自燃之间的关系。

具体实施例的工作步骤为：

首先，将碎煤和大小不一的岩石散落到采空区；然后，将采空区和工作面用帆布隔开，将帆布固定好，装置整体调试好；接着，将数据测试采集系统、通风系统、瓦斯系统、抽放系统依次打开，实验开始；最后，当监测数据显示co已产生，温度已升高，可判断煤炭发生自燃时实验结束。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。