[发明专利]一种地下煤田火区典型产物动态析出释放模拟实验系统

说明书

本发明公开了一种地下煤田火区典型产物动态析出释放模拟实验系统，地下煤田火区产物动态模拟实验装置根据实验原理被划分为含裂隙煤层地质模块、通风模块、火区温度测试模块、产物检测模块，各模块设置于外部保护层内，所述通风模块通过增加加热带的进风巷，为预先进行漏风裂隙设计的含裂隙煤层地质模块通入热气流及适宜氧气，所述含裂隙煤层地质模块通过回风巷与产物检测模块连接，本发明构建分析了煤田火区演化产物特征的模拟实验系统，有助于深化对煤火发展规律的认识，为有针对性地制定防灭火措施提供理论支撑，对于煤火治理、灾情防控等均具有十分重要的意义。

技术领域

本发明涉及地下煤火产物检测领域，具体是指一种地下煤田火区典型产物动态析出释放模拟实验系统。

背景技术

地下煤火是地下破碎煤体发生煤氧复合作用而形成一定规模的燃烧，并能够影响环境的煤自燃现象。我国是世界上煤火灾害最为严重的国家，煤田火灾不仅烧毁大量煤炭资源，影响煤田开发，还产生大量有毒有害物质,污染环境、破坏生态。现有针对地下煤火的治理工作主要偏重于工程，研究工作主要集中在火区遥感探测及环境监测方面，尚缺乏针对地下煤火赖以存在、发展的空间特性的专门研究，导致地下煤火的发生发展机理研究依然十分薄弱，基础理论研究的不足，致使人们至今尚无法准确阐释地下煤火的发生与致灾机理，无法准确界定地下煤火的燃烧位置及其状态，治理方法也较为单一且治理过程缺乏有效性管理和控制，因此也就难以实现大面积地下煤火的高效治理，火区治理工作一直面临非常严峻的形势，一些火区的治理速度甚至明显落后于新火区的发展速度。

煤田火区的发生和发展是一个动态变化过程，本发明构建分析了煤田火区演化产物特征的模拟实验系统，有助于深化对煤火发展规律的认识，为有针对性地制定防灭火措施提供理论支撑，对于煤火治理、灾情防控等均具有十分重要的意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种地下煤田火区典型产物动态析出释放模拟实验系统，地下煤田火区产物动态模拟实验装置根据实验原理被划分为含裂隙煤层地质模块、通风模块、火区温度测试模块、产物检测模块，各模块设置于外部保护层内，所述通风模块通过增加加热带的进风巷，为预先进行漏风裂隙设计的含裂隙煤层地质模块通入热气流及适宜氧气，所述通风模块包括通风机，所述通风机沿出口管道依次设置三通阀、流量计，进风通过设有加热带的进风巷与含裂隙煤层地质模块一端连通，所述含裂隙煤层地质模块另一端通过回风巷与产物检测模块连接，所述产物检测模块设有依次串联的扫描电镜SEM、电子探针EPMA、X射线荧光光谱仪XRF、傅里叶红外光谱分析仪FTIR，所述火区温度测试模块包括温度采集单元及与温度采集单元电气连接的温度测点，所述温度测点为20个排列紧密、分布均匀的热电偶形成的温度测点，用以监测温度场变化规律和探测监控实验系统中温度的实时分布情况。

作为改进，含裂隙煤层地质模块设有带有隔翅的双层箱体，包括外部保温层、内部钢质层及其表面伸出的隔翅构成，所述隔翅有利于内部散热，所述外部保温层和内部钢质层之间形成保温预热空间，可对进风进行预热，极大地降低室温进风流对实验的干扰。

作为改进，所述产物检测模块在回风处设置烟气分析仪，用以分析煤火的烟气组分及浓度，并通过扫描电镜SEM、电子探针EPMA、X射线荧光光谱仪XRF、傅里叶红外光谱分析仪FTIR测定火区岩样微观结构、矿物组分、特征元素含量等参数。

作为改进，其实现方法具体包括以下步骤：

(1)将含裂隙煤层地质模块进行预先漏风缝隙设计，并将该模块根据所模拟煤火区域的实际情况划分为煤层、岩层和土壤层进行划分。

(2)利用加热带和通风模块确保实验煤田火区稳定的热风流供给；

(3)停止加热带工作并合理调节通风机通风参数，观察煤火的发展、演化过程，通过火区温度测试模块检测火区的温度、烟气组分浓度，根据温度场变化特征分析烟气运移速率及影响范围，阐述烟气在上覆烧变岩孔裂隙中的流动特征；