求真务实 开拓创新

（1）总体介绍

煤矿火灾防治实验室主要包括火灾防治基础、降温热害防治2个功能实验室。

火灾防治基础实验室主要包括煤自然发火机理研究、流场分析、火源探测、防灭火材料研发、防灭火材料性能检测、自研设备集中展示、矿井巷道管网模拟系统7个功能实验室。先后购置/研发了扫描电子显微镜系统、综合热分析仪、红外光谱仪、色谱质谱联用仪、卡帕乔磁化率测定仪、原子吸收能谱仪、自然发火期快速测试系统、阻化性能测定\程序升温控制系统等仪器设备52台（套），具备自然发火机理研究、巷道内流场模拟分析、矿井火源探测、防灭火材料研发及性能测试等基础研究和技术设备研发能力。

降温热害防治功能实验室主要包括基础参数测试、井下热湿环境模拟动态实验、反演模拟与效果验证计算、热害控制综合测试验证共4个试验平台。先后购置/研发了快速高精度激光法导热分析仪、差示扫描量热仪、井下风流多场耦合反演模拟及分析验证系统、煤矿井下用保冷管路性能综合测试系统等仪器平台33台（套）。具备在煤矿热害职业病危害分析中遇到的矿井通风、热源、压力、井下热害测试反演模拟、热害环境模拟、制冷设备性能验证等方面开展应用基础研究、关键技术和竞争前共性技术研究条件。

（2）功能划分

1）火灾防治基础实验室（fire prevention and control foundation laboratory）

可实现煤体表面微观结构分析、红外热成像分析、热重-红外光谱-色谱质谱分析、热物性参数测试、材料重金属元素分析、比表面积及孔径分布测试、煤自燃倾向性测定、色谱分析、输给物质和参比物的功率差与温度关系测量、目标物红外辐射能量分布成像、三维气体和液体流动中的湍流度测试、三维测点速度和湍流分布非侵入式测量、煤样升温过程质量损失测定以及生成气体分析、三维粒子测速及图像测速、瞬变电磁探测研究、煤样介电常数及直流绝缘电阻测试、煤样各向异性磁化率（AMS）及多频率的磁化率测试、流场分析测试等功能。

①A406/A408自然发火机理研究实验室（spontaneous combustion Mechanism Research Laboratory）

主要功能：本实验室装置主要用于测定煤的自燃倾向性、分析煤氧化升温过程中气体产物、测量煤程序升温过程中的重量损失、观察煤样的微观结构等。

主要仪器：煤自燃倾向性测定仪、矿井气体多点参数色谱自动分析仪、扫描电子显微镜系统、微型气相色谱分析仪、差示扫描量热仪、综合热分析仪、红外光谱仪、色谱质谱联用仪、煤自燃倾向性氧化动力学测定仪。

研究方向：通过研究煤的微观孔隙结构、分析煤氧化升温过程中的气体产物成分以及能量质量转化方式，探究煤的自然发火机理。

②    A409流场分析实验室（Flow Field Analysis Laboratory）

主要功能：本实验室装置主要用于测量模型内任一点的一维、二维、三维速度、湍流度等参数，对模型内流场进行分析。

主要仪器：三维粒子图像测速系统、激光多普勒测速仪、热线风速仪。

研究方向：通过模拟测量矿井发生火灾前后气流流动状态的变化，分析火动力气流流动规律，指导火灾预测与应急救援。

③    A411火源探测实验室（Fire source detection laboratory）

主要功能：本实验室装备可进行瞬变电磁探测研究、煤样介电常数及直流绝缘电阻测试、煤样各向异性磁化率（AMS）及多频率的磁化率测试、在线红外图像温度测量。

主要仪器：卡帕乔磁化率测定仪、在线式红外热成像系统、瞬变电磁仪、高温直流绝缘电阻测试系统、阻抗分析仪、高温介电常数测试仪、高密度电法仪。

研究方向：运用电法、磁法、电磁法、测温等多种手段分析研究火源产生前后煤岩物理性质变化，总结煤岩规律，建立一套完善的火源探测理论，开发出一套完备隐蔽火源探测技术装备。

④    A410/A412 防灭火材料研发实验室（Fire prevention and extinguishment materials research  laboratory）

主要功能：本实验室用于研发适用于井下的防灭火材料，可进行材料燃点测定、燃烧温度测定、燃烧烟气分析、材料中铅、镉、汞、铬等微量元素定量分析。

主要仪器：原子吸收分光光度计、微机煤燃点测定仪、电子天平、恒温干燥箱、燃烧效率测定仪、加强型烟气分析仪、便携式红外热成像系统、通风橱。

研究方向及阶段成果：围绕防灭火材料研发，综合运用物理化学手段，改进防灭火材料性能，为煤矿防灭火技术提供材料支撑。目前研发的SWS-2无机速凝固化封堵材料是一种能快速凝结固化的新型矿用多用途材料，具有凝结速度和抗压能力可调、封堵效果突出、胶结性能好的特点，可快速渗透到微裂隙进行封堵；可用于采空区遗煤覆盖惰化、老塘孔洞及裂隙封堵、巷道密闭墙快速构筑及采空区三角区充填等场合。

⑤    A413/A415 防灭火材料性能检测实验室（Fire prevention and extinguishment materials performance testing  laboratory）

主要功能：本实验室装置主要用于材料的微观结构测试、热物性测量、元素分析、分子结构及官能团测试。

主要仪器：荧光分光光度计、能量色散型X射线荧光光谱仪、常温凝胶色谱仪、比表面积分析仪、压汞仪、红外光谱仪、X-RAY元素分析仪、电热恒温干燥箱、电子天平、高速氙灯热物性测试仪、激光导热热物性测试仪。

研究方向：通过对材料进行微观结构测试、热物性测量、元素分析、分子结构及官能团测试，评价材料的防灭火性能，为材料性能的进一步提升提供微观层面的理论指导。

⑥    A417/A419 自研设备集中展示实验室（Self-developed equipment centralized display laboratory）

主要功能：可自燃煤的自然发火期快速测量、对煤矿井下存在的多种气体进行精确分析、采空区漏风量测算、采空区温度分布测量。

主要仪器：自然发火期快速测试系统、阻化性能测定\程序升温控制系统、SF6测定、本安色谱仪、煤矿气体光谱仪、遥测光谱仪、便携式多参数测试仪、MEMS测温系统、基于TDLAS的乙烯气体检测系统、光纤测温系统、光谱束管监测系统。

研究方向：针对煤矿井下火灾防治问题，结合实验室研究与现场实践经验，加大研发力度，研制出多套技术装备并推向市场，保障煤矿安全生产。

⑦    A213 自然发火标志气体测定装置（Spontaneous combustion index gas measuring device）

主要功能：自然发火标志气体测定装置主要由控温仪、电炉和样品管、定量进样器、G2800T色谱仪、G4900F色谱仪、甲烷转化炉及数据处理机组成，符合AQ/T1019-2006《煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选方法》要求。该装置用于对煤程序升温条件下产生的气体进行测定。测定结果可用于分析煤自然发火标志气体，建立煤自然发火预测预报指标体系。

测定参数：该装置可测定O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C3H6、I-C4、N-C4、C2H2等气体。

⑧    A110 矿井巷道管网模拟系统实验室（Mine roadway pipe network simulation system laboratory）

矿井巷道管网模拟系统是由煤科集团沈阳研究院有限公司研发的一款用于模拟煤矿井下巷道正常或灾变通风的试验平台。可用于模拟煤矿正常通风期间的一进一回、一进两回、二进一回通风方式及角联分析；还可模拟煤矿灾变期间的烟流滚退、风流逆转、浮力效应及节流效应。主要由巷道主体、气流控制和各监测控制配件及系统构成。

2）降温热害防治实验室（Laboratory  for  Prevention and Control of Temperature and Heat damage）

可进行测定井下风速、压力、气象、水质、热流、温湿度、PMV-PPD值等相关基础参数测试分析、井下地温场、风流场及多场耦合的反演模拟、井下用冷风机组性能、冷水机组性能、矿用空冷器性能、保冷管路性能等测试。

①？矿井热参数与气候分析实验室（Laboratory for thermal parameters and climate analysis of coal mines）

主要功能：本实验室装置主要用于测定煤岩热扩散系数、导热系数、不同物理材料热特性、水份、电导率、盐度、通风阻力、风压、干球温度、湿球温度、流速、分析相变储能材料的融解温度、煤融解热、比热、温度场分布、温度场与流场耦合风流热传递规律、温度场与风流场耦合特性等，承担矿井热环境参数、热特性、温度等现场测试和实验室测试等任务。

主要仪器：便携式热特性分析、快速高精度激光法导热分析仪、红外热像仪、三维激光扫描仪、、多参数水质分析仪、便携式多参数检测仪、高精度便捷式气候测量仪、PMV-PPD指数仪、WBGT热指数测定仪、伽马能谱仪、区域地温场反演模拟与效果验证系统、井下风流程多场耦合反演模拟系统、矿井热害控制与优化虚拟分析系统等。

研究方向：开展实验室和煤矿井下的通风、水质分析、热流、地温场等基础参数测试。

②A404 模拟反演及分析验证实验室（Laboratory of analog inversion and analytical validation）

主要功能：本实验室装置主要用于研究井下温度场分布、温度场与流场耦合风流热传递规律、温度场与风流场耦合特性等，承担矿井温度场分析、温度场与流场耦合、动态热害控制系统虚拟运行能效计算等任务。

主要仪器：区域地温场反演模拟与效果验证系统、井下风流程多场耦合反演模拟系统、矿井热害控制与优化虚拟分析系统等。

研究方向：研究高温矿井深部煤岩体温度场分布特点、成因类型，总结典型矿区地温场的分布规律；通过对区域地温场、矿井通风网络、多场耦合矿井通风网络热湿求解等分析，得到区域风流场的仿真模型，实现井下风流多场耦合反演模拟及分析验证功能；模拟测试矿井制冷降温系统中制冷、输冷、传冷及排热等要素动态热力特性。

③大南厂区 井下热湿环境模拟实验与矿井降温设备测试实验室（Laboratory of underground thermal environment simulation and mine cooling equipment test）

主要功能：模拟井下热湿动态试验环境，研究个体热危害及防护、流场-温度场-渗流流场以及流场-温度场等多场耦合围岩热湿交换特性、风流与喷淋水及(涌)淋水热水等放热散湿特性、机电设备放热及热害控制等模拟测试与验证分析提供科学的试验和测试环境。也可以分析验证煤矿井下冷水机组制冷系数、分析验证矿用空冷器换热性能、井下保冷管路保冷性能等各项性能指标。

主要仪器：井下热湿环境动态模拟试验平台、煤矿井下用制冷装置综合测试分析系统、矿用空冷器测试分析验证系统、煤矿井下保冷管路综合测试系统。

研究方向：为煤矿井下热害模拟试验与降温设备性能参数研究提供支撑。