技术特征：
1.一种模拟电厂烟气注入采空区防治遗煤自燃的实验装置，其特征在于，包括：箱体，所述箱体顶部开口设置有用于封闭开口的顶盖(7)，侧壁和底板包括自外向内依次设置的外层钢板(1)、聚氨酯隔热层(2)、耐火砖层(3)，所述箱体侧壁设置有进风口(4)和回风口(5)，所述顶盖(7)上设置有注气口(6)，所述箱体内由下至上依次铺设有第二相似材料底板(15)、第一相似材料底板(14)、模拟煤层(12)、第一相似材料顶板(16)、第二相似材料顶板(17)；所述第二相似材料底板(15)和第二相似材料顶板(17)分别用于模拟煤层间接顶、底板，所述第一相似材料底板(14)和第一相似材料顶板(16)分别用于模拟煤层直接顶、底板；所述模拟煤层(12)底部设置有预置气囊(18)，所述预置气囊(18)用于支撑上方遗煤构建采空区，所述模拟煤层(12)中通过钢制镂空护管(10)构建进风巷、回风巷和采煤工作面，其中，进风巷与所述进风口(4)连通，回风巷与所述回风口(5)连通，采空区设置有多个用于测量温度和气体浓度的测杆(28)以及用于提供热量的加热板(20)，所述注气口(6)的另一端插入模拟煤层。2.根据权利要求1所述的一种模拟电厂烟气注入采空区防治遗煤自燃的实验装置，其特征在于，所述顶盖(7)上还设置有出线口，所述测杆(28)上端的传感器信号线经所述出线口连接外部数据采集模块。3.根据权利要求1所述的一种模拟电厂烟气注入采空区防治遗煤自燃的实验装置，其特征在于，还包括烟气气瓶(24)、空气泵(25)、气相色谱仪(25)，所述烟气气瓶(24)与所述注气口(6)连接，所述回风口(5)通过空气泵(25)与所述气相色谱仪(25)连接。4.根据权利要求3所述的一种模拟电厂烟气注入采空区防治遗煤自燃的实验装置，其特征在于，所述烟气气瓶(24)与所述注气口(6)之间还设置有压力表和质量流量控制计，所述回风口(5)与空气泵之间也设置有压力表和质量流量控制计。5.根据权利要求1所述的一种模拟电厂烟气注入采空区防治遗煤自燃的实验装置，其特征在于，模拟煤层(12)的材料以煤粉作骨料，粘土作胶结物制作；所述第一相似材料底板(15)、第二相似材料顶板(17)、第一相似材料底板(14)和第一相似材料顶板(16)以砂石作骨料，石膏做胶结物制作，并根据模拟对象的力学强度特性和相似原理确定配比进行制作。6.根据权利要求1所述的一种模拟电厂烟气注入采空区防治遗煤自燃的实验装置，其特征在于，所述模拟煤层(12)、顶底板的第一相似材料底板(15)、第二相似材料顶板(17)、第一相似材料底板(14)和第一相似材料顶板(16)厚度按照实际厚度的1/10～1/30的几何缩放比确定。7.根据权利要求1所述的一种模拟电厂烟气注入采空区防治遗煤自燃的实验装置，其特征在于，测杆(28)底部设置有温度传感器和气体浓度传感器，所述气体浓度传感器包括co2浓度传感器、o2浓度传感器、n2浓度传感器和ch4浓度传感器。8.一种模拟电厂烟气注入采空区防治遗煤自燃的实验方法，其特征在于，采用权利要求1所述的装置实现，包括以下步骤：s1、搭建试验装置；s2、放掉气囊的空气，则气囊上方的遗煤和相似材料顶板则发生垮落，然后利用加热板(20)向采空区遗煤提供热量，使遗煤发生自燃；s3、通过采空区内布置的温度传感器检测到自燃是否发生，当自燃发生后，通过注气口
(6)向采空区注入烟气，阻止遗煤自燃，同样通过温度传感器判断自燃是否停止；s4、通过控制变量法，改变参量，开展注烟气防治遗煤自燃效果的针对性试验。9.根据权利要求8所述的一种模拟电厂烟气注入采空区防治遗煤自燃的实验方法，其特征在于，所述参量包括：煤化程度、煤岩成分、煤孔隙结构、煤的粒径大小、煤层厚度、倾角、埋藏深度、地质构造及围岩性质、通风因素、回采速度、采空区丢煤量。
技术总结
本发明属于煤矿技术领域，公开了一种模拟电厂烟气注入采空区防治遗煤自燃的实验装置及方法，包括：箱体，箱体顶部设置顶盖，侧壁和底板包括自外向内依次设置的外层钢板、聚氨酯隔热层、耐火砖层，箱体侧壁设置有进风口和回风口，顶盖上设置有注气口，箱体内由下至上依次铺设有第二相似材料底板、第一相似材料底板、模拟煤层、第一相似材料顶板、第二相似材料顶板；模拟煤层底部设置有用于支撑上方遗煤构建采空区的预置气囊，模拟煤层中通过钢制镂空护管构建进风巷、回风巷和采煤工作面，采空区设置有测杆以及加热板，注气口管道与模拟煤层连通。本发明可研究电厂烟气注入采空区防治遗煤自燃的机理和效果。煤自燃的机理和效果。煤自燃的机理和效果。
技术研发人员：郭晓阳 王蒙 邓存宝 王雪峰 王延生
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：2022.04.19
技术公布日：2022/8/8