[发明专利]一种采空区二氧化碳调控实验系统与方法

说明书

本发明涉及采空区二氧化碳调控系统技术领域，公开了一种采空区二氧化碳调控实验系统与方法，包括：总控计算机、惰化参数预测子系统、二氧化碳灌注子系统、二氧化碳检测部二氧化碳和监测系统，总控计算机用于输入采空区内的各项参数，惰化参数预测子系统用于预测得到采空区内各部分的二氧化碳浓度作为参考值并预测二氧化碳运移规律，二氧化碳灌注子系统用于向采空区内灌注二氧化碳气体，二氧化碳检测部设置于采空区内，二氧化碳监测子系统用于对二氧化碳实际浓度进行处理，并将处理结果传输至惰化参数预测子系统内与参考值进行比较。本发明能够实现灌注安全性能自动检测和灌注量自动控制。

技术领域

本发明涉及采空区二氧化碳调控系统技术领域，特别涉及一种采空区二氧化碳调控实验系统与方法。

背景技术

采空区煤自燃灾害是采空区风流场持续供氧、遗煤蓄热、热量积聚综合作用的结果，当煤氧化反应放出热量大于向周围环境散发的热量时，热量积聚使煤温上升，反之，则不能使煤温上升。当积聚的热量使煤温上升到临界温度并继续上升，最终则会导致煤体发生自燃。因此，煤自燃过程实质是煤氧化作用产热与环境散热这对矛盾运动发展的过程。

根据煤氧化自燃理论，采空区煤自燃必须同时具备三个条件：①具有自燃倾向性的煤或者矸石成破碎状堆积状态；②通风供氧，维持煤的氧化过程不断发展；③煤在氧化的过程中生成的大量的热难以散去。各种煤炭自燃的防治技术也主要着眼于以上三个方面，目前常用的煤层自燃防治技术主要有以下几类：惰化、堵漏、降温等以及他们几类的综合应用，共同发挥防灭火作用，最终实现防灭火的目的，常用的煤自燃防治技术主要包括灌浆、注气惰化、均压通风、注阻化材料等。

针对开放式采空区，由于不能完全掌握采空区惰化过程中煤岩体对二氧化碳的吸附及扩散运移规律，使得二氧化碳惰化技术在应急用的过程中存在惰化区域较窄、漏气现象严重、控制效果较差的问题。

发明内容

本发明提供了一种采空区二氧化碳调控实验系统与方法，通过建立基于预测先行与监测数据反馈校正相结合的开放式采空区二氧化碳安全智能调控模型，设计研制二氧化碳灌注安全性能指标自适应调控实验系统，实现灌注安全性能自动检测和灌注量自动控制。

本发明提供了一种采空区二氧化碳调控实验系统，包括：

采空区，内部铺设有煤样；

工作面，与采空区连接，工作面和采空区之间设有透气挡板；

惰化参数预测子系统，通过将采空区内煤样的二氧化碳吸附率、透气挡板的透气率以及二氧化碳的灌注速度通过fluent软件预测得到采空区内各部分的二氧化碳浓度作为参考值并预测二氧化碳运移规律；

二氧化碳灌注子系统，用于向采空区内灌注二氧化碳气体；

二氧化碳检测部，设置于采空区内，用于实时检测采空区内的二氧化碳实际浓度；

二氧化碳监测子系统，用于对二氧化碳实际浓度进行处理，并将处理结果传输至惰化参数预测子系统内与参考值进行比较；

总控计算机，用于输入采空区内煤样的二氧化碳吸附率、透气挡板的透气率以及二氧化碳的灌注速度并将数据传输给惰化参数预测子系统，也用于接收惰化参数预测子系统传回的数据。

可选的，二氧化碳检测部为多个二氧化碳传感器，多个二氧化碳传感器分别设置于采空区内的不同位置，多个二氧化碳传感器分别与二氧化碳监测子系统连接，以将采空区内不同位置处的二氧化碳实际浓度传输至二氧化碳监测子系统内。

可选的，二氧化碳灌注子系统通过进风巷向采空区内灌注二氧化碳气体。

可选的，还包括回风巷，回风巷与采空区连接，采空区内的气体能够从回风巷漏出，回风巷同时与工作面连通。

可选的，回风巷与色谱分析仪连接。