密闭区有害气体动态运移与灾害模拟平台_煤矿内外因火灾事故模拟验证平台_仪器设备

煤矿安全技术国家重点实验室

辽宁省沈抚新区滨河路11号

煤矿内外因火灾事故模拟验证平台

密闭区有害气体动态运移与灾害模拟平台

该平台为国内尺寸最大、测量参数最多、采空区流场及气体浓度场最真实、自动化程度最高的采空区模拟试验平台。实现了对密闭区有害气体动态运移与灾害事故的反演与模拟，特别是密闭施工期间引起的气体爆炸事故进行模拟分析，达到了分析事故发生的原因、推演事故发生过程，甄别事故责任的目的。具备井下火区封闭与启封期间发生爆炸等事故调查分析鉴定能力，实验平台达到了国际领先水平。

密闭区模拟平台搭建：用于真实模拟矿井密闭区内部环境的实际情况。实验台具有有害气体环境模拟系统，根据几何相似、压力相似、浓度相似等8个相似准则建立，能够模拟井下9种有害气体的生成、运移。试验台具有煤氧化升温模拟控制功能，模拟密闭区域内氧化升温过程。试验台内部设置有温度、压力、风速、气体浓度等传感器，实现密闭区域内环境信息实时采集分析，自动监测密闭区域灾害发生过程。

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图3-28 密闭区有害气体动态运移与灾害模拟平台整体外观

采场复合灾害模型：该模型长10m，宽5m，由50个1m×1m的小模型组成，可以自由拆分，尽可能满足模型与事故鉴定事故现场几何相似、动力相似和运动相似。模型四周采用特殊钢板焊接而成，并且严格保证其气密性，巷道采用方形和圆形不锈钢管制成，为了保证巷道的坚固性和密封性，在接缝处全部采用特殊处理。为了更好模拟采空区，结合采空区的基本特征，选取适合的填充物满足实验要求。

图3-29 采场复合灾害物理模型

煤氧化升温模拟控制系统：由加热系统、升温控制系统、温度采集系统、温度分析综合软件组成。该系统安设在采场复合灾害模型内，用于模拟煤炭在采场复合灾害模型内氧化升温过程，为综合判断采场复合灾害模型内温度分布状态提供数据支撑。煤氧化升温控制系统可实现密闭区有害气体动态运移与灾害模拟平台内复合灾变时期内的温度控制、温度采集及温度分析，为综合判断平台内温度分布状态提供数据支撑。

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图3-30 煤氧化升温模拟控制系统界面

有害气体平台环境模拟系统：该系统主要通过控制气体的流量、流速，模拟煤矿井下工作面生产期间漏风以及顺槽构筑密闭条件下采空区、工作面、顺槽气体运移过程。系统由配气单元、气体输送单元、气体释放单元、气体流动动力单元、流量控制单元、气体流动控制软件等组成。系统具有CO、CO2、CH4、C2H6、SF6、C2H2、C2H4、O2、N2共9种气体的配气能力，50个单元格均实现路气体流量控制；系统软件能够监控采空区内部气体的浓度，并且根据环境气体浓度及温度控制气体的释放流量。

图3-31 有害气体平台环境模拟管路系统

图3-32 多种气体储气间图3-33 气体流量控制系统

环境信息实时采集分析系统：由气体采集单元、气体分析单元组成。气体采集单元主要由各类型气体及温度采集模块组成，气体分析单元主要由传输模块与集成控制分析模块组成。系统采用高精度、高稳定性的气体、温度、风速风向传感器，将有关测点的实测参数转换为电信号，传输模块实时采集这些信号并将其传输到集成控制分析模块，该模块对传送来的监测数据进行必要的分析与处理，进行多模式显示、绘制图表和超限报警等工作。系统可在线、实时监测采空区内气体、温度等环境信息的瞬时变化，为分析采空区气体运移等规律提供数据支持。

图3-36 环境信息实时采集分站

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图3-37 环境信息实时采集分析系统监控界面

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