入压力油进而继续增大对煤样所施加的静态压力，当压力传感器23读数达到实验值(可依次选取500N、1000N、2000N、3000N、4000N、5000N)时停止加载，通过数据采集巡检仪24监测压力及温度并记录数据，同时每间隔0.5小时(实验共12小时)，通过气体采集装置对盛煤容器4输出气体进行采样，即通过打开第三截断阀17使盛煤容器4内的气体依次通过第一输气管7和第四输气管16进入集气容器15，采样完毕后关闭第三截断阀17 ;使用气相色谱分析仪分析气体成份并记录在表格中，然后以时间为X轴，气体浓度为Y轴作散点曲线，得到气体的浓度主要是02、CO、C02等组分随静态压力作用时间的变化量及趋势，然后调节液压缸无杆腔液压油压力来增加或减少煤样所受轴向静态压力，逐渐增加对煤岩体所施加静态压力大小进行实验，得到不同静态压力下气体浓度关键指标随时间变化，综合气体成份及温度数据变化判断蠕变过程中煤自燃特性规律，单次实验过程完成。
[0056]上述综合气体成份及温度数据变化判断蠕变过程中煤自燃特性规律具体为:在一般情况下，煤自然特性包括氧气消耗特性和放热特性。本实施例中主要通过采集盛煤容器4内输出气体中氧气随静态压力作用时间的变化量及趋势得出氧气消耗特性，一般情况下仅存在氧气变化量为零或氧气变化量大于零两种情况，当氧气变化量为零时，则说明所述氧气没消耗，不满足自燃特性中氧气消耗的条件，实验条件不利于煤体自燃；当氧气变化量大于零时，若同等条件下氧气消耗量随静压增加而增大，则说明煤体蠕变过程自燃倾向性增强。另外，通过温度传感器22检测煤样的温度，进而得到放热特性，一般情况下，煤样的温度要么不变要么升高，同等条件下若煤样温度随静压增加而升高，则说明煤体放热性增强，煤体自燃倾向性提高。
[0057]另外，依靠第一流量计19和第二流量计9的显示功能，通过调节氮气瓶12及空气发生器11流量可以由氮气及空气调配出不同氧气浓度(体积分数为0%、5%、10%、15%、20%五种条件下)的气体样品来改变盛煤容器4内气体组分环境，如上所述，综合气体成份及温度数据变化判断蠕变过程中特性规律，研宄不同气体环境下煤样蠕变过程中自燃特性规律。
[0058]通过对不同编号煤样粒径进行重复性实验，综合气体成份及温度数据变化判断蠕变过程中特性规律，如上所述，测定煤样粒径对煤岩蠕变过程中自燃特性变化的影响规律。
[0059]最后综合测定不同蠕变静态压力、不同氧气浓度、不同粒径条件下，煤样蠕变过程中岩体内部温度及气体成份随时间的变化量，得出不同压力、不同氧气浓度、不同粒径条件下盛煤容器4内气体组分浓度随静态压力作用时间的变化曲线，得到煤岩静压蠕变过程中静态压力、氧气浓度、粒径等因素对煤自燃特性变化的影响，更好的指导煤矿火灾预防，完善煤自燃预测预报体系。
[0060]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.一种煤岩蠕变过程中自燃特性测试用实验装置，其特征在于:包括用于盛装煤样的盛煤容器(4)、用于向所述盛煤容器(4)内的煤样施加静态压力的施压机构(I)、用于向所述盛煤容器(4)输入空气和氮气的混合气体的充气系统以及用于采集所述盛煤容器(4)输出气体的气体采集装置，所述盛煤容器(4)的上端设置有用于与所述施压机构(I)相配合以将所述静态压力传递给所述煤样的上盖(3)，所述上盖(3)与盛煤容器(4)内壁滑动配合；所述盛煤容器(4)内设置有传感器支撑框架(21)，所述传感器支撑框架(21)上设置有多个温度传感器(22)，多个所述温度传感器(22)沿传感器支撑框架(21)的高度方向分层布设，所述盛煤容器(4)内位于所述煤样的顶面放置有用于与上盖(3)接触配合以测试所述静态压力大小的压力传感器(23)，所述盛煤容器(4)上连接有压力测试管(4-2)，所述压力测试管(4-2)上设置有第一气压表(6)和排气阀(5)。2.根据权利要求1所述的一种煤岩蠕变过程中自燃特性测试用实验装置，其特征在于:所述充气系统包括氮气瓶(12)和空气发生器(11)，所述盛煤容器(4)的底部设置有通气口(4-1)，所述通气口(4-1)连接有第一输气管(7)，所述氮气瓶(12)通过第二输气管(14)与第一输气管(7)连接，所述空气发生器(11)通过第三输气管(10)与第一输气管(7)连接，所述第二输气管(14)上设置有第一截断阀(18)，所述第三输气管(10)上设置有第二截断阀(8)，所述第二输气管(14)上且位于第一截断阀(18)与氮气瓶(12)之间设置有减压阀(13)和第二气压表(20) ο3.根据权利要求2所述的一种煤岩蠕变过程中自燃特性测试用实验装置，其特征在于:所述气体采集装置包括集气容器(15)，所述集气容器(15)通过第四输气管(16)与第一输气管(7)连接，所述第四输气管(16)上设置有第三截断阀(17)。4.根据权利要求2所述的一种煤岩蠕变过程中自燃特性测试用实验装置，其特征在于:所述第二输气管(14)上安装有第一流量计(19)，所述第三输气管(10)上安装有第二流量计(9)。5.根据权利要求1所述的一种煤岩蠕变过程中自燃特性测试用实验装置，其特征在于:包括主体支架(2)，所述主体支架(2)包括基座(2-1)和反力板(2-2)，以及设置在所述基座(2-1)与反力板(2-2)之间的多根立柱(2-3)，所述盛煤容器(4)安装在所述基座(2-1)上，所述施压机构(I)安装在反力板(2-2)与盛煤容器(4)之间。6.根据权利要求5所述的一种煤岩蠕变过程中自燃特性测试用实验装置，其特征在于:所述施压机构(I)包括液压缸，所述液压缸的缸体(1-1)固定安装在反力板(2-2)上，所述液压缸的活塞杆(1-2)与所述上盖(3)相连接，所述液压缸的有杆腔内设置有回复弹簧(1-3)。7.根据权利要求6所述的一种煤岩蠕变过程中自燃特性测试用实验装置，其特征在于:所述上盖⑶上设置有供所述活塞杆(1-2)伸入的连接筒(3-1)，所述活塞杆(1-2)与所述连接筒(3-1)螺纹连接。8.根据权利要求1所述的一种煤岩蠕变过程中自燃特性测试用实验装置，其特征在于:所述盛煤容器(4)的内壁和上盖(3)的内表面均设置有绝热层(25)，所述盛煤容器(4)的外壁和上盖(3)的外表面均设置有保温层(26)。9.根据权利要求1所述的一种煤岩蠕变过程中自燃特性测试用实验装置，其特征在于:所述上盖(3)与盛煤容器(4)之间设置有密封垫圈(27)，所述密封垫圈(27)与所述盛煤容器(4)的内壁呈滑动配合。
【专利摘要】本发明公开了一种煤岩蠕变过程中自燃特性测试用实验装置，包括盛煤容器、用于向所述盛煤容器内的煤样施加静态压力的施压机构、用于向盛煤容器输入空气和氮气的混合气体的充气系统以及用于采集盛煤容器输出气体的气体采集装置，盛煤容器上端设置上盖，上盖与盛煤容器内壁滑动配合；盛煤容器内设置传感器支撑框架，传感器支撑框架上设置多个温度传感器，盛煤容器内煤样的顶面放置压力传感器，盛煤容器上连接有压力测试管，压力测试管上设置有第一气压表和排气阀。该实验装置的结构简单、使用方便、能够得到煤岩静压蠕变过程中静态压力、氧气浓度、粒径等因素对煤自燃特性变化的影响，更好的指导煤矿火灾预防，完善煤自燃预测预报体系。
【IPC分类】G01N25/26
【公开号】CN104897723
【申请号】CN201510344461
【发明人】翟小伟, 来兴平, 邓军, 马砺, 张辛亥, 陈晓坤, 肖旸, 许延辉, 王亚超
【申请人】西安科技大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月19日