CN113030372B - 干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤层实验测试装置技术领域，公开了一种干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置，包括物理相似模拟部，用于调节物理相似模拟部温度的温度系统，用于为物理相似模拟部输送氧气的注氧系统，用于调节物理相似模拟部湿度的注水系统，置样部、温度传感器、湿度传感器、气体传感器和中央控制系统；本发明还提供了采用上述干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置的方法。本发明用于模拟干旱区自然环境，能够缩短实际研究的时间，并且试验模拟的环境基本满足实际环境的状况，可以做到省时方便快捷的达到研究目的。
Description
技术领域
本发明属于煤层实验测试装置技术领域，涉及一种煤自然发火试验，具体涉及一种干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置及方法。
背景技术
我国西部干旱区位于欧亚大陆腹地，全区西高东低，地貌多样，既有阿尔泰山、天山、昆仑山、祁连山、贺兰山等山地，又有帕米尔高原、准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地和世界最低的吐鲁番盆地，还有银川、河套等山地陷落平原，以及古尔斑通古特、塔克拉玛干等沙漠。巨大的山盆体系孕育了众多的生态系统类型，由于其特殊的地理位置,，蕴藏了极其丰富的矿产资源及油气资源，但与此同时生态环境又具有一系列的脆弱性特征。如干旱少雨，水资源匮乏；森林稀少，植被覆盖率低；沙漠戈壁面积大，土地沙漠化、土壤盐渍化明显等。在这种生态环境背景下，自然灾害频繁发生，其中煤自然发火灾害是一种重大自然灾害。
由于长期处于干旱区自然环境下的地质资源与岩层，特别是在煤田方面，在自然温差以及风化影响下，使得裸露在地表的煤层和浅地表煤层的结构性质和元素含量发生变化，导致自燃倾向性发生变化，从而使得自然发火周期缩短，最终引起煤自燃导致煤火灾害出现。因此需要通过模拟相应气候条件，例如温度模拟、湿度模拟和气体量模拟等进行相应试验研究，分析出各种自然因素对自然条件下矿物、植物、岩石等的影响，从而采取相应的对策措施进行改善和预防。
发明内容
本发明的目的，是要提供一种干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置，通过PLC控制系统控制温度系统，注氧系统，注水系统，在物理相似模拟部的试验内箱体内模拟干旱地区环境。
本发明的另一个目的，是要提供上述一种干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置的试验方法，通过在物理相似模拟部的试验内箱体内模拟干旱地区环境，分析出各种自然因素对矿物、植物、岩石等的影响；
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置，它包括物理相似模拟部，用于调节物理相似模拟部温度的温度系统，用于为物理相似模拟部输送氧气的注氧系统，用于调节物理相似模拟部湿度的注水系统，置样部、温度传感器、湿度传感器、气体传感器和中央控制系统；
所述物理相似模拟部由试验外箱体、试验内箱体和底座组成，试验外箱体设置在试验内箱体的外侧，底座设于试验外箱体、试验内箱体的下方；所述试验外箱体、试验内箱体的顶部均设有注水孔和注氧孔；所述试验内箱体的内部设有横置的承样板，试验外箱体和试验内箱体的前面板上均设有用于置样部进出的置样孔；
所述中央控制系统包括触摸式人机界面HMI和PLC控制系统，触摸式人机界面HMI与PLC控制系统相连，触摸式人机界面HMI位于试验外箱体的前面板上；
所述物理相似模拟部通过注氧孔与注氧系统连接，通过注水孔与注水系统连接；置样部通过置样孔设置在试验内箱体内的承样板上；所述温度传感器、湿度传感器、气体传感器设置于试验内箱体承样板上方的内侧壁上；
所述温度传感器、湿度传感器、气体传感器、温度系统，注氧系统，注水系统均与PLC控制系统连接。
作为限定，所述温度系统包括升温加热部和降温冷却部；
所述升温加热部包括加热管和固态继电器，加热管的接口与固态继电器相连，所述加热管位于试验内箱体内的置样部上方的内侧壁上，固态继电器位于试验内箱体的外侧壁上，固态继电器与PLC控制系统连接；
所述降温冷却部包括制冷压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管和蒸发器，蒸发器的一端依次与制冷压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管连接，毛细管的另一端与蒸发器的另一端连接；所述制冷压缩机与固态继电器相连；
所述制冷压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管位于物理相似模拟部的底座中，蒸发器位于试验内箱体的底部，承样板的下方。
作为第二种限定，所述注氧系统包括储氧罐、控制阀、注氧管和入口质量流量计；
所述注氧管的一端与储氧罐的出口端连接，另一端穿过试验外箱体上的注氧孔与试验内箱体上的注氧孔连接；
所述控制阀设置在储氧罐的出口端，入口质量流量计设置在注氧管上，入口质量流量计与PLC控制系统相连。
作为第三种限定，所述注水系统包括储水罐、注水管、液体流量计、喷雾口；
所述注水管的一端与储水罐连接，另一端的端口处连接喷雾口后穿过试验外箱体上的注水孔与试验内箱体上的注水孔连接；所述液体流量计设在注水管上，且液体流量计与PLC控制系统相连。
作为第四种限定，所述置样部包括置样盒，所述置样盒的内部设有设有至少一个隔板将置样盒分割成不同的置样槽。
作为第五种限定，所述试验外箱体、试验内箱体的顶部均设有两个注氧孔，所述注氧孔位于试验外箱体、试验内箱体的顶部两侧；所述试验外箱体、试验内箱体的顶部设有的注水孔位于顶部中间。
作为第六种限定，所述注水孔与注水管的的连接处、注氧孔与注氧管的连接处、置样孔与置样部的的连接处均采用橡胶密封。
作为第七种限定，所述试验外箱体、试验内箱体的侧壁均为石英玻璃板。
本发明还提供了上述干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置的一种试验方法，包括以下步骤：
S1、收集数据：根据干旱地区自然环境的实际条件，经过数据筛选，得到合理的温度与湿度数据；
S2、输入数据：将所收集的温度与湿度数据进行相应计算分析，得到其一年内十二个月份的月平均温度以及月平均湿度，将所得月平均温度、月平均湿度数据输入到触摸式人机界面HMI中；
S3、计算循环次数：通过相应的煤自然发火周期计算公式得出天数用作判定自然环境作用物理相似模拟部的循环次数；
S4、测定煤样相关系数：将要试验的煤样通过辅助仪器测定其自燃倾向性，硬度，湿度，风化程度参数，并置于置样部的置样槽中；
S5、气体输送：气体传感器将检测试验内箱体内的氧气浓度传输给PLC控制系统，并通过PLC控制系统控制注氧系统输送的氧气量；
S6、加热降温：温度传感器将检测试验内箱体内的温度传输给PLC控制系统，PLC控制系统根据设定的时间控制温度系统，使试验内箱体内的温度根据步骤S2得到的十二个月的月平均温度依次变化，并根据步骤S3的循环次数进行循环；
S7、湿度调节：湿度传感器将检测试验内箱体内的温度传输给PLC控制系统，PLC控制系统根据设定的时间控制注水系统，使试验内箱体内的湿度根据步骤S2得到的十二个月的月平均湿度依次变化，并根据步骤S3的循环次数进行循环；
S8、数据采集及分析：将煤样取出通过仪器测定其自燃倾向性，硬度，湿度，风化程度的参数，得出参数的变化情况并分析原因。
作为限定，步骤S3中，煤自然发火周期计算公式为：
式中：
t为自然发火周期；
Cpi，Cpi+1分别为煤样在Ti，Ti+1温度时测得的比热，J/(g·℃)；
Wqi为温度段Ti~Ti+1煤样中的水分蒸发量，% ；
λ为水分蒸发解吸热，J/g ；
μi为温度段Ti~Ti+1煤样的瓦斯吸附量，% ；
Q，为瓦斯解吸热，J/mL；
q为煤样放热强度，J/(cm3·s)；
V为煤样体积，cm3；
Qs为煤样吸附单位氧量放出的吸附热，J/mL；
Kqi为温度Ti时煤样的吸氧速度，mL/(g·min)；
Kqi+1为温度Ti+1时煤样的吸氧速度，mL/(g·min)；
cqi为温度Ti时煤样所吸氧的氧浓度值，%；
Cqi+1为温度Ti+1时煤样所吸氧的氧浓度值，%。
本发明由于采用了上述的技术方案，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
（1）本发明在模拟干旱区自然环境时可以调节不同氧浓度，在大气标准氧气浓度前提下，可以满足不同地区的不同氧浓度，使试验条件更符合实际，提高试验模拟的精度；
（2）本发明所模拟的干旱区自然环境可以调节不同湿度，根据不同地区的不同湿度所造成的不同的影响，使得试验结果更加符合实际情况，扩大试验模拟的宽度；
（3）本发明所模拟的干旱区自然环境可以通过加快其自然环境影响周期，大大缩短实际研究的时间，并且试验模拟的环境基本满足实际环境的状况，可以做到省时方便快捷的达到研究目的；
（4）本发明所模拟的干旱区自然环境温度变化幅度为-50~100 ℃，可以满足大部分干旱地区的昼夜温度变化范围，具有较高的适用性。
本发明属于煤层实验测试装置技术领域，用于模拟干旱区自然环境，采取相应的措施进行改善和预防。
附图说明
图1为本发明实施例1的整体结构示意图；
图2为本发明实施例1的试验外箱体的结构示意图；
图3为本发明实施例1的试验内箱体的结构示意图；
图4为本发明实施例1的降温冷却部的结构示意图；
图5位本发明实施例1的底座布置的结构示意图；
图6为本发明实施例1的置样部的结构示意图；
图7为本发明实施例1的PLC控制系统的连接示意图。
图中：1、试验外箱体；2、试验内箱体；3、底座；4、注水孔；5、注氧孔；6、置样孔；7、触摸式人机界面HMI；8、PLC控制系统；9、加热管；10、固态继电器；11、制冷压缩机；12、冷凝器；13、干燥过滤器；14、毛细管；15、蒸发器；16、储氧罐；17、控制阀；18、注氧管；19、入口质量流量计；20、储水罐；21、注水管；22、液体流量计；23、喷雾口；24、置样盒；25、隔板；26、置样槽；27、温度传感器；28、湿度传感器；29、气体传感器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本领域的技术人员应当理解，本发明并不限于以下实施例，任何在本发明具体实施例基础上做出的改进和变化都在本发明权利要求保护的范围之内。
实施例1 干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置
如图1所示，本实施例包括物理相似模拟部，用于调节物理相似模拟部温度的温度系统，用于为物理相似模拟部输送氧气的注氧系统，用于调节物理相似模拟部湿度的注水系统，置样部、温度传感器27、湿度传感器28、气体传感器29和中央控制系统。
其中，物理相似模拟部由试验外箱体1、试验内箱体2和底座3组成，试验外箱体1设置在试验内箱体2的外侧，底座3设于试验外箱体1、试验内箱体2的下方；试验外箱体1、试验内箱体2的顶部均设有注水孔4和两个注氧孔5，注氧孔5位于试验外箱体1、试验内箱体2的顶部两侧，注水孔4位于试验外箱体1、试验内箱体2的顶部中间。试验内箱体2的内部设有横置的承样板，试验外箱体1和试验内箱体2的前面板上均设有用于置样部进出的置样孔6，如图2及图3所示。
本实施例中，试验外箱体1、试验内箱体2的侧壁均为石英玻璃板，石英玻璃板具有光学透明、超高强韧度、高抗冲击、绝缘耐高温高寒、纯透高清的特点，因此可以清楚观察试验外箱体1、试验内箱体2里的被测煤样的变化情况。
本实施例中，中央控制系统包括触摸式人机界面HMI 7和PLC控制系统8，触摸式人机界面HMI 7与PLC控制系统8相连，触摸式人机界面HMI 7位于试验外箱体1的前面板上。物理相似模拟部通过注氧孔5与注氧系统连接，通过注水孔4与注水系统连接；置样部通过置样孔6设置在试验内箱体2内的承样板上；温度传感器27、湿度传感器28、气体传感器29设置于试验内箱体2承样板上方的内侧壁上；温度传感器27、湿度传感器28、气体传感器29、温度系统，注氧系统，注水系统均与PLC控制系统8连接。
本实施例中，温度系统包括升温加热部和降温冷却部；其中，升温加热部包括加热管9和固态继电器10，加热管9的接口与固态继电器10相连，加热管9位于试验内箱体2内的置样部上方的内侧壁上，分布在试验内箱体2内侧壁的两侧，固态继电器10位于试验内箱体2的置样孔上方的外侧壁上，固态继电器10与PLC控制系统8连接，通过PLC控制系统8控制固态继电器10得电、失电，可以控制加热管9进行加热或停止加热。
如图4所示，降温冷却部包括制冷压缩机11、冷凝器12、干燥过滤器13、毛细管14和蒸发器15，蒸发器15的一端依次与制冷压缩机11、冷凝器12、干燥过滤器13、毛细管14连接，毛细管14的另一端与蒸发器15的另一端连接；制冷压缩机11与固态继电器10相连。其中制冷压缩机11、冷凝器12、干燥过滤器13、毛细管14位于物理相似模拟部的底座3中，如图5所示，蒸发器15位于试验内箱体2的底部，承样板的下方。通过PLC控制系统8控制固态继电器10得电，可以控制制冷压缩机11吸入从蒸发器15出来的较低压力的工质蒸汽，使之压力升高后送入冷凝器12，在冷凝器12中冷凝成压力较高的液体，经干燥过滤器13、毛细管14后，成为压力较低的液体后，送入蒸发器15，在蒸发器15中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，再送入制冷压缩机11的入口，从而完成制冷循环，以此降低试验内箱体2的温度，用以模拟干旱地区自然环境中的温度以及不同温度下对被测煤样结构性质的影响。
本实施例中，注氧系统包括储氧罐16、控制阀17、注氧管18和入口质量流量计19；注氧管18的一端与储氧罐16的出口端连接，另一端穿过试验外箱体1上的注氧孔5与试验内箱体2上的两个注氧孔5连接；控制阀17设置在储氧罐16的出口端，入口质量流量计19设置在注氧管18上，入口质量流量计19与PLC控制系统8相连。
在使用时，将储氧罐16上的控制阀17打开输送氧气，氧气经过入口质量流量计19通过注氧管18输送至试验内箱体2内，PLC控制系统8与入口质量流量计19相连，可以根据设定初值控制注氧浓度，用以模拟干旱地区自然环境中氧气浓度以及不同氧浓度下对被测煤样结构性质的影响。
本实施例中，注水系统包括储水罐20、注水管21、液体流量计22、喷雾口23；注水管21的一端与储水罐20连接，另一端的端口处连接喷雾口23后穿过试验外箱体1上的注水孔4与试验内箱体2上的注水孔4连接；液体流量计22设在注水管21上，且液体流量计22与PLC控制系统8相连。
在使用时，储水罐20通过注水管21向试验内箱体2内喷洒水分，PLC控制系统8与液体流量计22相连，可以根据设定初值控制注水流量，用以模拟干旱地区自然环境中的湿度以及不同湿度下对被测煤样结构性质的影响。
本实施例中，置样部包括置样盒24，置样盒24的内部设有设有至少一个隔板25将置样盒24分割成不同的置样槽26，用于放置不同的煤样，如图6所示，设有两个隔板25。
如图7所示，PLC控制系统8通过与触摸式人机界面HMI 7、固态继电器10、入口质量流量计19、液体流量计22、温度传感器27、湿度传感器28、气体传感器29连接，可以控制试验内箱体2内的湿度、氧浓度、温度值，满足试验条件，模拟干旱地区自然环境中的不同湿度值、不同氧浓度值、不同温度值。
其中，本实施例的注水孔4与注水管21的的连接处、注氧孔5与注氧管18的连接处、置样孔6与置样部的的连接处均采用橡胶密封，满足密闭空间要求可以保证箱体内试验的顺利进行。本实施例的温度传感器27、湿度传感器28、气体传感器29还可以设置在置样盒24的外侧壁上。
本实施例主要是为模拟干旱地区的极端昼夜温差环境对露天和浅地表煤层的自燃倾向性影响，因此以对煤样的自燃倾向性研究为主，也可以对其它矿物岩石结构性质进行研究。
实施例2 干旱地区环境模拟煤自然发火试验方法
本实施例包括以下步骤：
S1、收集数据：根据干旱地区自然环境的实际条件，经过数据筛选，得到合理的温度与湿度数据；
S2、输入数据：将所收集的温度与湿度数据进行相应计算分析，得到其一年内十二个月份的月平均温度以及月平均湿度，将所得月平均温度、月平均湿度数据输入到触摸式人机界面HMI 7中；
S3、计算循环次数：通过相应的煤自然发火周期计算公式得出天数用作判定自然环境作用物理相似模拟部的循环次数；
S4、测定煤样相关系数：将要试验的煤样通过辅助仪器测定其自燃倾向性，硬度，湿度，风化程度参数，并置于置样部的置样槽26中；
S5、气体输送：气体传感器29将检测试验内箱体2内的氧气浓度传输给PLC控制系统8，并通过PLC控制系统8控制注氧系统中的入口质量流量计19，控制输送的氧气量；
S6、加热降温：温度传感器28将检测试验内箱体2内的温度传输给PLC控制系统8，PLC控制系统8根据设定的时间控制温度系统中的固态继电器10，用以控制加热管9或制冷压缩机11，使试验内箱体2内的温度根据步骤S2得到的十二个月的月平均温度依次变化，并根据步骤S3的循环次数进行循环；
S7、湿度调节：湿度传感器28将检测试验内箱体2内的温度传输给PLC控制系统8，PLC控制系统8根据设定的时间控制注水系统中的液体流量计22，使试验内箱体2内的湿度根据步骤S2得到的十二个月的月平均湿度依次变化，并根据步骤S3的循环次数进行循环；
S8、数据采集及分析：将煤样取出通过仪器测定其自燃倾向性，硬度，湿度，风化程度的参数，得出参数的变化情况并分析原因；
其中，步骤S3中，煤自然发火周期计算公式为：
式中：
t为自然发火周期；
Cpi，Cpi+1分别为煤样在Ti，Ti+1温度时测得的比热，J/(g·℃)；
Wqi为温度段Ti~Ti+1煤样中的水分蒸发量，% ；
λ为水分蒸发解吸热，J/g ；
μi为温度段Ti~Ti+1煤样的瓦斯吸附量，% ；
Q，为瓦斯解吸热，J/mL；
q为煤样放热强度，J/(cm3·s)；
V为煤样体积，cm3；
Qs为煤样吸附单位氧量放出的吸附热，J/mL；
Kqi为温度Ti时煤样的吸氧速度，mL/(g·min)；
Kqi+1为温度Ti+1时煤样的吸氧速度，mL/(g·min)；
cqi为温度Ti时煤样所吸氧的氧浓度值，%；
Cqi+1为温度Ti+1时煤样所吸氧的氧浓度值，%。
本实施例可以模拟研究干旱地区极端昼夜温差、湿度、氧浓度对煤体结构性质的影响，结合辅助仪器设备对不同粒径、不同氧化程度、不同含水量等煤样的基础参数进行收集统计。通过将其余性质相同的不同粒径煤样放在置样隔间内，设定温度每隔15min改变一次，温度变化曲线根据干旱地区自然环境下，煤样采集区的月平均温度变化来设定，湿度根据煤样采集区的月平均湿度来设定，氧浓度根据实验具体需要设定。
本实施例中，设定温度每隔15min改变一次，试验时可以根据实际情况进行设置。根据算出的自然发火周期t设定本发明所需要模拟的循环次数，经过数次升温降温循环，将煤样取出，结合辅助仪器测定实验后煤样的参数性质。通过对比实验前后参数性质变化情况，从而分析昼夜温差、湿度、氧浓度对煤的自燃倾向性、结构性质等的影响。
Claims (5)
1.一种干旱地区环境模拟煤自然发火试验方法，其特征在于，采用干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置，所述干旱地区环境模拟煤自然发火试验装置包括物理相似模拟部，用于调节物理相似模拟部温度的温度系统，用于为物理相似模拟部输送氧气的注氧系统，用于调节物理相似模拟部湿度的注水系统，置样部、温度传感器、湿度传感器、气体传感器和中央控制系统；
所述物理相似模拟部由试验外箱体、试验内箱体和底座组成，试验外箱体设置在试验内箱体的外侧，底座设于试验外箱体、试验内箱体的下方；所述试验外箱体、试验内箱体的顶部均设有注水孔和注氧孔；所述试验内箱体的内部设有横置的承样板，试验外箱体和试验内箱体的前面板上均设有用于置样部进出的置样孔，所述试验外箱体、试验内箱体的侧壁均为石英玻璃板；
所述物理相似模拟部通过注氧孔与注氧系统连接，通过注水孔与注水系统连接；置样部通过置样孔设置在试验内箱体内的承样板上；所述温度传感器、湿度传感器、气体传感器设置于试验内箱体承样板上方的内侧壁上；
所述中央控制系统包括触摸式人机界面HMI和PLC控制系统，触摸式人机界面HMI与PLC控制系统相连，触摸式人机界面HMI位于试验外箱体的前面板上；
所述温度传感器、湿度传感器、气体传感器、温度系统，注氧系统，注水系统均与PLC控制系统连接；
所述温度系统包括升温加热部和降温冷却部；
所述升温加热部包括加热管和固态继电器，加热管的接口与固态继电器相连，所述加热管位于试验内箱体内的置样部上方的内侧壁上，固态继电器位于试验内箱体的外侧壁上，固态继电器与PLC控制系统连接；
所述降温冷却部包括制冷压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管和蒸发器，蒸发器的一端依次与制冷压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管连接，毛细管的另一端与蒸发器的另一端连接；所述制冷压缩机与固态继电器相连；
所述制冷压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管位于物理相似模拟部的底座中，蒸发器位于试验内箱体的底部，承样板的下方；
所述注氧系统包括储氧罐、控制阀、注氧管和入口质量流量计；
所述注氧管的一端与储氧罐的出口端连接，另一端穿过试验外箱体上的注氧孔与试验内箱体上的注氧孔连接；
所述控制阀设置在储氧罐的出口端，入口质量流量计设置在注氧管上，入口质量流量计与PLC控制系统相连；
所述置样部包括置样盒，所述置样盒的内部设有至少一个隔板将置样盒分割成不同的置样槽；
所述干旱地区环境模拟煤自然发火试验方法包括以下步骤：
S1、收集数据：根据干旱地区自然环境的实际条件，经过数据筛选，得到合理的温度与湿度数据；
S2、输入数据：将所收集的温度与湿度数据进行相应计算分析，得到其一年内十二个月份的月平均温度以及月平均湿度，将所得月平均温度、月平均湿度数据输入到触摸式人机界面HMI中；
S3、计算循环次数：通过相应的煤自然发火周期计算公式得出天数用作判定自然环境作用物理相似模拟部的循环次数；
S4、测定煤样相关系数：将要试验的煤样通过辅助仪器测定其自燃倾向性，硬度，湿度，风化程度参数，并置于置样部的置样槽中；
S5、气体输送：气体传感器将检测试验内箱体内的氧气浓度传输给PLC控制系统，并通过PLC控制系统控制注氧系统输送的氧气量；
S6、加热降温：温度传感器将检测试验内箱体内的温度传输给PLC控制系统，PLC控制系统根据设定的时间控制温度系统，使试验内箱体内的温度根据步骤S2得到的十二个月的月平均温度依次变化，并根据步骤S3的循环次数进行循环；
S7、湿度调节：湿度传感器将检测试验内箱体内的温度传输给PLC控制系统，PLC控制系统根据设定的时间控制注水系统，使试验内箱体内的湿度根据步骤S2得到的十二个月的月平均湿度依次变化，并根据步骤S3的循环次数进行循环；
S8、数据采集及分析：将煤样取出通过仪器测定其自燃倾向性，硬度，湿度，风化程度的参数，得出参数的变化情况并分析原因。
2.根据权利要求1所述的干旱地区环境模拟煤自然发火试验方法，其特征在于，所述注水系统包括储水罐、注水管、液体流量计、喷雾口；
所述注水管的一端与储水罐连接，另一端的端口处连接喷雾口后穿过试验外箱体上的注水孔与试验内箱体上的注水孔连接；所述液体流量计设在注水管上，且液体流量计与PLC控制系统相连。
3.根据权利要求1所述的干旱地区环境模拟煤自然发火试验方法，其特征在于，所述试验外箱体、试验内箱体的顶部均设有两个注氧孔，所述注氧孔位于试验外箱体、试验内箱体的顶部两侧；所述试验外箱体、试验内箱体的顶部设有的注水孔位于顶部中间。
4.根据权利要求1所述的干旱地区环境模拟煤自然发火试验方法，其特征在于，所述注水孔与注水管的连接处、注氧孔与注氧管的连接处、置样孔与置样部的连接处均采用橡胶密封。
5.根据权利要求1所述的干旱地区环境模拟煤自然发火试验方法，其特征在于，步骤S3中，煤自然发火周期计算公式为：
式中：
t为自然发火周期；
Cpi，Cpi+1分别为煤样在Ti，Ti+1温度时测得的比热，J/(g·℃)；
Wqi为温度段Ti~Ti+1煤样中的水分蒸发量，% ；
λ为水分蒸发解吸热，J/g ；
μi为温度段Ti~Ti+1煤样的瓦斯吸附量，% ；
Q，为瓦斯解吸热，J/mL；
q为煤样放热强度，J/(cm3·s)；
V为煤样体积，cm3；
Qs为煤样吸附单位氧量放出的吸附热，J/mL；
Kqi为温度Ti时煤样的吸氧速度，mL/(g·min)；
Kqi+1为温度Ti+1时煤样的吸氧速度，mL/(g·min)；
cqi为温度Ti时煤样所吸氧的氧浓度值，%；
Cqi+1为温度Ti+1时煤样所吸氧的氧浓度值，%。
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