本發(fā)明涉及煤礦采空區(qū)自然發(fā)火相似物理模型試驗(yàn)技術(shù)，具體涉及一種考慮大氣壓的采空區(qū)自然發(fā)火模型試驗(yàn)平臺及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

煤炭是我國的主體能源，2016年全國煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)總量分別達(dá)到34.5億噸與39億噸，一次能源消費(fèi)占比約為62.3%。由于煤層自然條件的限制，我國煤炭產(chǎn)量的90%依靠井工開采，受復(fù)雜煤層賦存與生產(chǎn)技術(shù)條件影響，我國煤礦受火災(zāi)影響較為嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國657處重點(diǎn)煤礦中，有煤層自然發(fā)火傾向的礦井?dāng)?shù)量占54.9%，最短自然發(fā)火期小于3個月的礦井?dāng)?shù)量占50%以上，自燃火災(zāi)嚴(yán)重影響了煤礦的安全生產(chǎn)。

井下采空區(qū)是礦井自燃火災(zāi)的多發(fā)區(qū)，火源多出現(xiàn)在采空區(qū)氧化帶內(nèi)，遺留松散煤體作為發(fā)火源，在采空區(qū)持續(xù)性漏風(fēng)供氧作用下，氧化產(chǎn)生熱量在煤巖體蓄熱環(huán)境中積聚至著火點(diǎn)后發(fā)火。同時，采空區(qū)自然發(fā)火還易引發(fā)瓦斯、煤塵爆炸等次生災(zāi)害，嚴(yán)重威脅了井下作業(yè)人員生命財(cái)產(chǎn)安全。因此采取有效的研究手段，準(zhǔn)確定位高溫火源，消除自燃火災(zāi)隱患成為我國煤炭安全生產(chǎn)的當(dāng)務(wù)之急。

物理模型試驗(yàn)是將現(xiàn)場實(shí)際的縮放模型置于試驗(yàn)體內(nèi)，以相似理論為基礎(chǔ)，在滿足基本相似條件（包括幾何、運(yùn)動、熱力、動力和單值條件相似）下，通過在模型試驗(yàn)所獲得的某些參數(shù)間的規(guī)律再回推到原型上，從而獲得對原型的規(guī)律性認(rèn)識，以此模擬真實(shí)過程主要特征的試驗(yàn)方法。近年來，物理模型試驗(yàn)因其直觀、便于測量等特點(diǎn)被廣泛用于煤礦開采過程中各類安全問題研究當(dāng)中。煤礦采空區(qū)自然發(fā)火的影響因素有很多，根據(jù)實(shí)踐及理論研究表明，采場壓力變化對采空區(qū)自然發(fā)火溫度場分布規(guī)律具有顯著影響，現(xiàn)有采空區(qū)自然發(fā)火模擬裝置均未考慮大氣壓變化這一因素，而大氣壓的變化可達(dá)10kpa，造成試驗(yàn)結(jié)果可靠性降低，無法準(zhǔn)確指導(dǎo)現(xiàn)場防滅火工作的開展?；诖耍叫枰环N模擬大氣壓變化影響的采空區(qū)溫度場模擬試驗(yàn)平臺。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種考慮大氣壓的采空區(qū)自然發(fā)火模型試驗(yàn)平臺，可實(shí)現(xiàn)對不同大氣壓力下的采空區(qū)滲流場、氣體濃度場以及溫度場演化規(guī)律進(jìn)行揭示，進(jìn)而提高采空區(qū)自然發(fā)火危險區(qū)域及高溫火源定位精度。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種考慮大氣壓的采空區(qū)自然發(fā)火模型試驗(yàn)平臺，包括控制系統(tǒng)和模型系統(tǒng)，特點(diǎn)在于：控制系統(tǒng)由工控機(jī)分別電連接plc、數(shù)據(jù)采集卡，plc分別電連接熱電偶、模型通風(fēng)機(jī)、正壓風(fēng)機(jī)、空氣加濕器、液壓支柱、空氣加熱器，數(shù)據(jù)采集卡分別電連接氣壓計(jì)、若干風(fēng)速傳感器、若干溫度傳感器、若干氣體傳感器、若干濕度傳感器、若干壓力傳感器，模型系統(tǒng)由試驗(yàn)巷道側(cè)設(shè)有試驗(yàn)硐室內(nèi)的設(shè)施構(gòu)成，試驗(yàn)巷道內(nèi)的設(shè)施包括一端用第二道風(fēng)門和調(diào)節(jié)風(fēng)窗封堵，另一端用第一道風(fēng)門封堵，第一道風(fēng)門上設(shè)有連接正壓風(fēng)機(jī)的正壓風(fēng)筒，試驗(yàn)硐室內(nèi)的設(shè)施包括底部支座一側(cè)鉸接實(shí)驗(yàn)箱體模型，另一側(cè)由兩個頂端設(shè)有定滑輪的液壓支柱頂住，還設(shè)有氣壓計(jì)，實(shí)驗(yàn)箱體模型包括進(jìn)風(fēng)巷道入口設(shè)有空氣加濕器、空氣加熱器，工作面處設(shè)壓力傳感器，回風(fēng)巷道端設(shè)模型通風(fēng)機(jī)，工作面采煤方向設(shè)有煤體，采空區(qū)內(nèi)設(shè)置采空區(qū)破碎煤巖，同時在采空區(qū)坐標(biāo)網(wǎng)格處設(shè)置若干溫度傳感器、氣體傳感器、風(fēng)速傳感器、濕度傳感器，模擬礦山實(shí)際按比例位置設(shè)熱電偶。

其中：θ為模擬礦山煤層傾角，度，在回風(fēng)巷道與工作面交接處再設(shè)一壓力傳感器。

其中：實(shí)驗(yàn)箱體上部設(shè)鉸接開啟板，底部設(shè)鉸接卸料板。

一種考慮大氣壓的采空區(qū)自然發(fā)火模型試驗(yàn)平臺的試驗(yàn)方法，包括以某煤礦一工作面為例，特點(diǎn)在于：①打開實(shí)驗(yàn)箱體上部開啟板，按相似比，對實(shí)驗(yàn)箱體進(jìn)行該礦煤體及采空區(qū)破碎煤巖進(jìn)行鋪裝，同時在采空區(qū)劃分的每個坐標(biāo)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上均鋪設(shè)風(fēng)速傳感器、溫度傳感器、氣體傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器后接入數(shù)據(jù)采集卡，模擬采空區(qū)自然發(fā)火位置布入熱電偶并接入plc,蓋上實(shí)驗(yàn)箱體上部開啟板，啟動工控機(jī)，設(shè)置該礦煤層傾角、工作面風(fēng)壓、工作面濕度、工作面溫度、自然發(fā)火點(diǎn)溫度參數(shù)，關(guān)閉試驗(yàn)巷道的兩道風(fēng)門，將調(diào)節(jié)風(fēng)窗打開，工控機(jī)發(fā)出指令通過plc控制液壓支柱使煤層傾角θ設(shè)定為該礦值，②啟動正壓風(fēng)機(jī)，人工調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度，當(dāng)氣壓計(jì)為設(shè)定大氣壓值并穩(wěn)定時，停止調(diào)節(jié)風(fēng)窗的調(diào)節(jié)，③按該礦參數(shù)啟動模型通風(fēng)機(jī)、空氣加濕器、空氣加熱器、熱電偶，達(dá)到與該礦參數(shù)相同并穩(wěn)定后，持續(xù)一定時間后，采集各傳感器數(shù)據(jù)，采用有限元差分方法繪制采空區(qū)溫度場云圖。

其中：④再獲取另一大氣壓值采空區(qū)溫度場云圖時，工控機(jī)關(guān)閉后重新啟動，直接啟動正壓風(fēng)機(jī)，人工調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度，當(dāng)氣壓計(jì)為又一設(shè)定大氣壓值并穩(wěn)定時，停止調(diào)節(jié)風(fēng)窗的調(diào)節(jié)，重復(fù)③的步驟獲取又一個采空區(qū)溫度場云圖。

其中：重復(fù)④步驟可獲取下一個采空區(qū)溫度場云圖。

其中：還可采用有限元差分方法獲取氣體濃度分布圖。

本發(fā)明的有益效果是：可實(shí)現(xiàn)對工作面傾角、風(fēng)流溫度、空氣濕度環(huán)境條件的模擬，模型可靠，研究大氣壓力變化在不同環(huán)境參數(shù)下對采空區(qū)溫度場分布影響提供了途徑，可廣泛用于礦井采空區(qū)自然發(fā)火模擬以及揭示大氣壓力變化對礦井采空區(qū)自然發(fā)火的影響規(guī)律的研究中，同時可獲取自然發(fā)火產(chǎn)生氣體濃度分布情況。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1本發(fā)明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2本發(fā)明模型系統(tǒng)俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3本發(fā)明a-a剖面示意圖；

圖4本發(fā)明實(shí)驗(yàn)箱體模型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5本發(fā)明大氣壓99.3kpa時采空區(qū)溫度場分布圖；

圖6本發(fā)明大氣壓100.3kpa時采空區(qū)溫度場分布圖。

圖中1.工控機(jī)，2.試驗(yàn)硐室，3.正壓風(fēng)機(jī)，4.第一道風(fēng)門，5.第二道風(fēng)門，6.正壓風(fēng)機(jī)，7.調(diào)節(jié)風(fēng)窗,11.plc，12.采空區(qū)，13.工作面，14.進(jìn)風(fēng)巷道，15.回風(fēng)巷道，16.模型通風(fēng)機(jī)，17.空氣加濕器，18.空氣加熱器，19.熱電偶，20.風(fēng)速傳感器，21.溫度傳感器，22.氣體傳感器，23.濕度傳感器，25.液壓支柱，27.壓力傳感器，30.氣壓計(jì)，31.試驗(yàn)巷道，40.煤體，50.采空區(qū)破碎煤巖，51.底部支座，60.定滑輪，100.數(shù)據(jù)采集卡。

具體實(shí)施方式

第一實(shí)施例，參見圖1、圖2、圖3、圖4，一種考慮大氣壓的采空區(qū)自然發(fā)火模型試驗(yàn)平臺，包括控制系統(tǒng)和模型系統(tǒng)，特點(diǎn)在于：控制系統(tǒng)由工控機(jī)分別電連接plc11、數(shù)據(jù)采集卡100，plc11分別電連接熱電偶19、模型通風(fēng)機(jī)16、正壓風(fēng)機(jī)3、空氣加濕器17、液壓支柱25、空氣加熱器18，數(shù)據(jù)采集卡100分別電連接氣壓計(jì)30、若干風(fēng)速傳感器20、若干溫度傳感器21、若干氣體傳感器22、若干濕度傳感器23、若干壓力傳感器27，模型系統(tǒng)由試驗(yàn)巷道31側(cè)設(shè)有試驗(yàn)硐室2內(nèi)的設(shè)施構(gòu)成，試驗(yàn)巷道31內(nèi)的設(shè)施包括一端用第二道風(fēng)門5和調(diào)節(jié)風(fēng)窗7封堵，另一端用第一道風(fēng)門4封堵，第一道風(fēng)門4上設(shè)有連接正壓風(fēng)機(jī)3的正壓風(fēng)筒6，試驗(yàn)硐室2內(nèi)的設(shè)施包括底部支座51一側(cè)鉸接實(shí)驗(yàn)箱體模型，另一側(cè)由兩個頂端設(shè)有定滑輪60的液壓支柱25頂住，還設(shè)有氣壓計(jì)30，實(shí)驗(yàn)箱體模型包括進(jìn)風(fēng)巷道14入口設(shè)有空氣加濕器17、空氣加熱器18，工作面13處設(shè)壓力傳感器27，回風(fēng)巷道15端設(shè)模型通風(fēng)機(jī)16，工作面13采煤方向設(shè)有煤體40，采空區(qū)12內(nèi)設(shè)置采空區(qū)破碎煤巖50，同時在采空區(qū)12坐標(biāo)網(wǎng)格處設(shè)置若干溫度傳感器21、氣體傳感器22、風(fēng)速傳感器20、濕度傳感器23，模擬礦山實(shí)際按比例位置設(shè)熱電偶19。

第二實(shí)施例，參見圖1、圖2、圖3、圖4，一種考慮大氣壓的采空區(qū)自然發(fā)火模型試驗(yàn)平臺，包括控制系統(tǒng)和模型系統(tǒng)，特點(diǎn)在于：控制系統(tǒng)由工控機(jī)分別電連接plc11、數(shù)據(jù)采集卡100，plc11分別電連接熱電偶19、模型通風(fēng)機(jī)16、正壓風(fēng)機(jī)3、空氣加濕器17、液壓支柱25、空氣加熱器18，數(shù)據(jù)采集卡100分別電連接氣壓計(jì)30、若干風(fēng)速傳感器20、若干溫度傳感器21、若干氣體傳感器22、若干濕度傳感器23、若干壓力傳感器27，模型系統(tǒng)由試驗(yàn)巷道31側(cè)設(shè)有試驗(yàn)硐室2內(nèi)的設(shè)施構(gòu)成，試驗(yàn)巷道31內(nèi)的設(shè)施包括一端用第二道風(fēng)門5和調(diào)節(jié)風(fēng)窗7封堵，另一端用第一道風(fēng)門4封堵，第一道風(fēng)門4上設(shè)有連接正壓風(fēng)機(jī)3的正壓風(fēng)筒6，試驗(yàn)硐室2內(nèi)的設(shè)施包括底部支座51一側(cè)鉸接實(shí)驗(yàn)箱體模型，另一側(cè)由兩個頂端設(shè)有定滑輪60的液壓支柱25頂住，還設(shè)有氣壓計(jì)30，實(shí)驗(yàn)箱體模型包括進(jìn)風(fēng)巷道14入口設(shè)有空氣加濕器17、空氣加熱器18，工作面13處設(shè)壓力傳感器27，回風(fēng)巷道15端設(shè)模型通風(fēng)機(jī)16，工作面13采煤方向設(shè)有煤體40，采空區(qū)12內(nèi)設(shè)置采空區(qū)破碎煤巖50，同時在采空區(qū)12坐標(biāo)網(wǎng)格處設(shè)置若干溫度傳感器21、氣體傳感器22、風(fēng)速傳感器20、濕度傳感器23，模擬礦山實(shí)際按比例位置設(shè)熱電偶19。

其中：θ為模擬礦山煤層傾角，度，在回風(fēng)巷道15與工作面13交接處再設(shè)一壓力傳感器27。

第三實(shí)施例，參見圖1、圖2、圖3、圖4，一種考慮大氣壓的采空區(qū)自然發(fā)火模型試驗(yàn)平臺，包括控制系統(tǒng)和模型系統(tǒng)，特點(diǎn)在于：控制系統(tǒng)由工控機(jī)分別電連接plc11、數(shù)據(jù)采集卡100，plc11分別電連接熱電偶19、模型通風(fēng)機(jī)16、正壓風(fēng)機(jī)3、空氣加濕器17、液壓支柱25、空氣加熱器18，數(shù)據(jù)采集卡100分別電連接氣壓計(jì)30、若干風(fēng)速傳感器20、若干溫度傳感器21、若干氣體傳感器22、若干濕度傳感器23、若干壓力傳感器27，模型系統(tǒng)由試驗(yàn)巷道31側(cè)設(shè)有試驗(yàn)硐室2內(nèi)的設(shè)施構(gòu)成，試驗(yàn)巷道31內(nèi)的設(shè)施包括一端用第二道風(fēng)門5和調(diào)節(jié)風(fēng)窗7封堵，另一端用第一道風(fēng)門4封堵，第一道風(fēng)門4上設(shè)有連接正壓風(fēng)機(jī)3的正壓風(fēng)筒6，試驗(yàn)硐室2內(nèi)的設(shè)施包括底部支座51一側(cè)鉸接實(shí)驗(yàn)箱體模型，另一側(cè)由兩個頂端設(shè)有定滑輪60的液壓支柱25頂住，還設(shè)有氣壓計(jì)30，實(shí)驗(yàn)箱體模型包括進(jìn)風(fēng)巷道14入口設(shè)有空氣加濕器17、空氣加熱器18，工作面13處設(shè)壓力傳感器27，回風(fēng)巷道15端設(shè)模型通風(fēng)機(jī)16，工作面13采煤方向設(shè)有煤體40，采空區(qū)12內(nèi)設(shè)置采空區(qū)破碎煤巖50，同時在采空區(qū)12坐標(biāo)網(wǎng)格處設(shè)置若干溫度傳感器21、氣體傳感器22、風(fēng)速傳感器20、濕度傳感器23，模擬礦山實(shí)際按比例位置設(shè)熱電偶19。

其中：θ為模擬礦山煤層傾角，度，在回風(fēng)巷道15與工作面13交接處再設(shè)一壓力傳感器27。

其中：實(shí)驗(yàn)箱體上部設(shè)鉸接開啟板，底部設(shè)鉸接卸料板。

第四實(shí)施例，參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，一種考慮大氣壓的采空區(qū)自然發(fā)火模型試驗(yàn)平臺的試驗(yàn)方法，包括以某煤礦一工作面為例，特點(diǎn)在于：①打開實(shí)驗(yàn)箱體上部開啟板，按1:50相似比，對實(shí)驗(yàn)箱體進(jìn)行該礦煤體40及采空區(qū)破碎煤巖50進(jìn)行鋪裝，同時在采空區(qū)12劃分的每個坐標(biāo)網(wǎng)格（橫坐標(biāo)間隔600毫米，縱坐標(biāo)間隔500毫米，共劃分80個網(wǎng)格）節(jié)點(diǎn)上均鋪設(shè)風(fēng)速傳感器20、溫度傳感器21、氣體傳感器22（一氧化碳傳感器）、濕度傳感器23、壓力傳感器27后接入數(shù)據(jù)采集卡100，模擬采空區(qū)自然發(fā)火位置（2700毫米,1250毫米）布入熱電偶19并接入plc,蓋上實(shí)驗(yàn)箱體上部開啟板，啟動工控機(jī)，設(shè)置該礦煤層傾角θ（10度）、工作面風(fēng)壓(進(jìn)風(fēng)側(cè)機(jī)械風(fēng)壓0.66kpa,回風(fēng)側(cè)機(jī)械風(fēng)壓0.79kpa)、工作面濕度（45%）、工作面溫度（21度）、自然發(fā)火點(diǎn)溫度（60度，即熱電偶溫度）參數(shù)，關(guān)閉試驗(yàn)巷道31的兩道風(fēng)門，將調(diào)節(jié)風(fēng)窗打開，工控機(jī)發(fā)出指令通過plc（可編程控制器）控制液壓支柱60使煤層傾角θ設(shè)定為該礦值（10度），②啟動正壓風(fēng)機(jī)3，人工調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)風(fēng)門7的開度，當(dāng)氣壓計(jì)30為設(shè)定大氣壓值99.3kpa并穩(wěn)定時，停止調(diào)節(jié)風(fēng)窗的調(diào)節(jié)，③按該礦參數(shù)啟動模型通風(fēng)機(jī)16、空氣加濕器17、空氣加熱器18、熱電偶19，達(dá)到與該礦參數(shù)相同并穩(wěn)定后，持續(xù)一定時間（5分鐘）后，采集各傳感器數(shù)據(jù)，采用有限元差分方法繪制采空區(qū)12溫度場云圖。為本發(fā)明大氣壓99.3kpa時采空區(qū)溫度場分布圖。

第五實(shí)施例，參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，一種考慮大氣壓的采空區(qū)自然發(fā)火模型試驗(yàn)平臺的試驗(yàn)方法，包括以某煤礦一工作面為例，特點(diǎn)在于：①打開實(shí)驗(yàn)箱體上部開啟板，按1:50相似比，對實(shí)驗(yàn)箱體進(jìn)行該礦煤體40及采空區(qū)破碎煤巖50進(jìn)行鋪裝，同時在采空區(qū)12劃分的每個坐標(biāo)網(wǎng)格（橫坐標(biāo)間隔600毫米，縱坐標(biāo)間隔500毫米，共劃分80個網(wǎng)格）節(jié)點(diǎn)上均鋪設(shè)風(fēng)速傳感器20、溫度傳感器21、氣體傳感器22（一氧化碳傳感器）、濕度傳感器23、壓力傳感器27后接入數(shù)據(jù)采集卡100，模擬采空區(qū)自然發(fā)火位置（2700毫米,1250毫米）布入熱電偶19并接入plc,蓋上實(shí)驗(yàn)箱體上部開啟板，啟動工控機(jī)，設(shè)置該礦煤層傾角θ（10度）、工作面風(fēng)壓(進(jìn)風(fēng)側(cè)機(jī)械風(fēng)壓0.66kpa,回風(fēng)側(cè)機(jī)械風(fēng)壓0.79kpa)、工作面濕度（45%）、工作面溫度（21度）、自然發(fā)火點(diǎn)溫度（60度，即熱電偶溫度）參數(shù)，關(guān)閉試驗(yàn)巷道31的兩道風(fēng)門，將調(diào)節(jié)風(fēng)窗打開，工控機(jī)發(fā)出指令通過plc（可編程控制器）控制液壓支柱60使煤層傾角θ設(shè)定為該礦值（10度），②啟動正壓風(fēng)機(jī)3，人工調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)風(fēng)門7的開度，當(dāng)氣壓計(jì)30為設(shè)定大氣壓值99.3kpa并穩(wěn)定時，停止調(diào)節(jié)風(fēng)窗的調(diào)節(jié)，③按該礦參數(shù)啟動模型通風(fēng)機(jī)16、空氣加濕器17、空氣加熱器18、熱電偶19，達(dá)到與該礦參數(shù)相同并穩(wěn)定后，持續(xù)一定時間（5分鐘）后，采集各傳感器數(shù)據(jù)，采用有限元差分方法繪制采空區(qū)12溫度場云圖。為本發(fā)明大氣壓99.3kpa時采空區(qū)溫度場分布圖。

其中：④再獲取另一大氣壓值100.3kpa采空區(qū)12溫度場云圖時，工控機(jī)關(guān)閉后重新啟動，直接啟動正壓風(fēng)機(jī)3，人工調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)風(fēng)門7的開度，當(dāng)氣壓計(jì)30為又一設(shè)定大氣壓值100.3kpa并穩(wěn)定時，停止調(diào)節(jié)風(fēng)窗的調(diào)節(jié)，重復(fù)③的步驟獲取又一個采空區(qū)12溫度場云圖。為本發(fā)明大氣壓100.3kpa時采空區(qū)溫度場分布圖。

第六實(shí)施例，參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，一種考慮大氣壓的采空區(qū)自然發(fā)火模型試驗(yàn)平臺的試驗(yàn)方法，包括以某煤礦一工作面為例，特點(diǎn)在于：①打開實(shí)驗(yàn)箱體上部開啟板，按1:50相似比，對實(shí)驗(yàn)箱體進(jìn)行該礦煤體40及采空區(qū)破碎煤巖50進(jìn)行鋪裝，同時在采空區(qū)12劃分的每個坐標(biāo)網(wǎng)格（橫坐標(biāo)間隔600毫米，縱坐標(biāo)間隔500毫米，共劃分80個網(wǎng)格）節(jié)點(diǎn)上均鋪設(shè)風(fēng)速傳感器20、溫度傳感器21、氣體傳感器22（一氧化碳傳感器）、濕度傳感器23、壓力傳感器27后接入數(shù)據(jù)采集卡100，模擬采空區(qū)自然發(fā)火位置（2700毫米,1250毫米）布入熱電偶19并接入plc,蓋上實(shí)驗(yàn)箱體上部開啟板，啟動工控機(jī)，設(shè)置該礦煤層傾角θ（10度）、工作面風(fēng)壓(進(jìn)風(fēng)側(cè)機(jī)械風(fēng)壓0.66kpa,回風(fēng)側(cè)機(jī)械風(fēng)壓0.79kpa)、工作面濕度（45%）、工作面溫度（21度）、自然發(fā)火點(diǎn)溫度（60度，即熱電偶溫度）參數(shù)，關(guān)閉試驗(yàn)巷道31的兩道風(fēng)門，將調(diào)節(jié)風(fēng)窗打開，工控機(jī)發(fā)出指令通過plc（可編程控制器）控制液壓支柱60使煤層傾角θ設(shè)定為該礦值（10度），②啟動正壓風(fēng)機(jī)3，人工調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)風(fēng)門7的開度，當(dāng)氣壓計(jì)30為設(shè)定大氣壓值99.3kpa并穩(wěn)定時，停止調(diào)節(jié)風(fēng)窗的調(diào)節(jié)，③按該礦參數(shù)啟動模型通風(fēng)機(jī)16、空氣加濕器17、空氣加熱器18、熱電偶19，達(dá)到與該礦參數(shù)相同并穩(wěn)定后，持續(xù)一定時間（5分鐘）后，采集各傳感器數(shù)據(jù)，采用有限元差分方法繪制采空區(qū)12溫度場云圖。為本發(fā)明大氣壓99.3kpa時采空區(qū)溫度場分布圖。

其中：④再獲取另一大氣壓值100.3kpa采空區(qū)12溫度場云圖時，工控機(jī)關(guān)閉后重新啟動，直接啟動正壓風(fēng)機(jī)3，人工調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)風(fēng)門7的開度，當(dāng)氣壓計(jì)30為又一設(shè)定大氣壓值100.3kpa并穩(wěn)定時，停止調(diào)節(jié)風(fēng)窗的調(diào)節(jié)，重復(fù)③的步驟獲取又一個采空區(qū)12溫度場云圖。為本發(fā)明大氣壓100.3kpa時采空區(qū)溫度場分布圖。

其中：重復(fù)④步驟可獲取下一個采空區(qū)12溫度場云圖。

第七實(shí)施例，參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，一種考慮大氣壓的采空區(qū)自然發(fā)火模型試驗(yàn)平臺的試驗(yàn)方法，包括以某煤礦一工作面為例，特點(diǎn)在于：①打開實(shí)驗(yàn)箱體上部開啟板，按1:50相似比，對實(shí)驗(yàn)箱體進(jìn)行該礦煤體40及采空區(qū)破碎煤巖50進(jìn)行鋪裝，同時在采空區(qū)12劃分的每個坐標(biāo)網(wǎng)格（橫坐標(biāo)間隔600毫米，縱坐標(biāo)間隔500毫米，共劃分80個網(wǎng)格）節(jié)點(diǎn)上均鋪設(shè)風(fēng)速傳感器20、溫度傳感器21、氣體傳感器22（一氧化碳傳感器）、濕度傳感器23、壓力傳感器27后接入數(shù)據(jù)采集卡100，模擬采空區(qū)自然發(fā)火位置（2700毫米,1250毫米）布入熱電偶19并接入plc,蓋上實(shí)驗(yàn)箱體上部開啟板，啟動工控機(jī)，設(shè)置該礦煤層傾角θ（10度）、工作面風(fēng)壓(進(jìn)風(fēng)側(cè)機(jī)械風(fēng)壓0.66kpa,回風(fēng)側(cè)機(jī)械風(fēng)壓0.79kpa)、工作面濕度（45%）、工作面溫度（21度）、自然發(fā)火點(diǎn)溫度（60度，即熱電偶溫度）參數(shù)，關(guān)閉試驗(yàn)巷道31的兩道風(fēng)門，將調(diào)節(jié)風(fēng)窗打開，工控機(jī)發(fā)出指令通過plc（可編程控制器）控制液壓支柱60使煤層傾角θ設(shè)定為該礦值（10度），②啟動正壓風(fēng)機(jī)3，人工調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)風(fēng)門7的開度，當(dāng)氣壓計(jì)30為設(shè)定大氣壓值99.3kpa并穩(wěn)定時，停止調(diào)節(jié)風(fēng)窗的調(diào)節(jié)，③按該礦參數(shù)啟動模型通風(fēng)機(jī)16、空氣加濕器17、空氣加熱器18、熱電偶19，達(dá)到與該礦參數(shù)相同并穩(wěn)定后，持續(xù)一定時間（5分鐘）后，采集各傳感器數(shù)據(jù)，采用有限元差分方法繪制采空區(qū)12溫度場云圖。為本發(fā)明大氣壓99.3kpa時采空區(qū)溫度場分布圖。

其中：④再獲取另一大氣壓值100.3kpa采空區(qū)12溫度場云圖時，工控機(jī)關(guān)閉后重新啟動，直接啟動正壓風(fēng)機(jī)3，人工調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)風(fēng)門7的開度，當(dāng)氣壓計(jì)30為又一設(shè)定大氣壓值100.3kpa并穩(wěn)定時，停止調(diào)節(jié)風(fēng)窗的調(diào)節(jié)，重復(fù)③的步驟獲取又一個采空區(qū)12溫度場云圖。為本發(fā)明大氣壓100.3kpa時采空區(qū)溫度場分布圖。

其中：重復(fù)④步驟可獲取下一個采空區(qū)12溫度場云圖。

第八實(shí)施例，參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，一種考慮大氣壓的采空區(qū)自然發(fā)火模型試驗(yàn)平臺的試驗(yàn)方法，包括以某煤礦一工作面為例，特點(diǎn)在于：①打開實(shí)驗(yàn)箱體上部開啟板，按1:50相似比，對實(shí)驗(yàn)箱體進(jìn)行該礦煤體40及采空區(qū)破碎煤巖50進(jìn)行鋪裝，同時在采空區(qū)12劃分的每個坐標(biāo)網(wǎng)格（橫坐標(biāo)間隔600毫米，縱坐標(biāo)間隔500毫米，共劃分80個網(wǎng)格）節(jié)點(diǎn)上均鋪設(shè)風(fēng)速傳感器20、溫度傳感器21、氣體傳感器22（一氧化碳傳感器）、濕度傳感器23、壓力傳感器27后接入數(shù)據(jù)采集卡100，模擬采空區(qū)自然發(fā)火位置（2700毫米,1250毫米）布入熱電偶19并接入plc,蓋上實(shí)驗(yàn)箱體上部開啟板，啟動工控機(jī)，設(shè)置該礦煤層傾角θ（10度）、工作面風(fēng)壓(進(jìn)風(fēng)側(cè)機(jī)械風(fēng)壓0.66kpa,回風(fēng)側(cè)機(jī)械風(fēng)壓0.79kpa)、工作面濕度（45%）、工作面溫度（21度）、自然發(fā)火點(diǎn)溫度（60度，即熱電偶溫度）參數(shù)，關(guān)閉試驗(yàn)巷道31的兩道風(fēng)門，將調(diào)節(jié)風(fēng)窗打開，工控機(jī)發(fā)出指令通過plc（可編程控制器）控制液壓支柱60使煤層傾角θ設(shè)定為該礦值（10度），②啟動正壓風(fēng)機(jī)3，人工調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)風(fēng)門7的開度，當(dāng)氣壓計(jì)30為設(shè)定大氣壓值99.3kpa并穩(wěn)定時，停止調(diào)節(jié)風(fēng)窗的調(diào)節(jié)，③按該礦參數(shù)啟動模型通風(fēng)機(jī)16、空氣加濕器17、空氣加熱器18、熱電偶19，達(dá)到與該礦參數(shù)相同并穩(wěn)定后，持續(xù)一定時間（5分鐘）后，采集各傳感器數(shù)據(jù)，采用有限元差分方法繪制采空區(qū)12溫度場云圖。為本發(fā)明大氣壓99.3kpa時采空區(qū)溫度場分布圖。

其中：④再獲取另一大氣壓值100.3kpa采空區(qū)12溫度場云圖時，工控機(jī)關(guān)閉后重新啟動，直接啟動正壓風(fēng)機(jī)3，人工調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)風(fēng)門7的開度，當(dāng)氣壓計(jì)30為又一設(shè)定大氣壓值100.3kpa并穩(wěn)定時，停止調(diào)節(jié)風(fēng)窗的調(diào)節(jié)，重復(fù)③的步驟獲取又一個采空區(qū)12溫度場云圖。為本發(fā)明大氣壓100.3kpa時采空區(qū)溫度場分布圖。

其中：重復(fù)④步驟可獲取下一個采空區(qū)12溫度場云圖。

其中：還可采用有限元差分方法獲取一氧化碳?xì)怏w濃度分布圖。當(dāng)氣體傳感器22采用氧氣傳感器時采用有限元差分方法可獲取耗氧量分布圖。