CN106198086A - 一种煤矿瓦斯爆炸阻隔装置的实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤矿瓦斯爆炸阻隔装置的实验系统，包括瓦斯聚集装置，爆炸点火装置，传感器及数据采集装置、试验管道，瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置；试验瓦斯由瓦斯气瓶供给，瓦斯流量计及瓦斯阀门控制瓦斯聚集量，隔板将瓦斯聚集管道和试验管道隔开，当瓦斯浓度达到试验要求后关闭瓦斯阀门；由电火花发生器引爆瓦斯聚集装置内的瓦斯模拟煤矿井下瓦斯爆炸；在瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置的试验管道两端安装传感器，由数据采集装置采集模拟瓦斯爆炸的温度、压力、火焰试验数据，并存入计算机，软件分析试验数据；采用钢化玻璃制成试验管道，分为阻隔装置试验管道、监测段试验管道；该专利能验证瓦斯爆炸阻隔装置的有效性，显示瓦斯爆炸阻隔装置设计存在的缺陷。

Description

一种煤矿瓦斯爆炸阻隔装置的实验系统

技术领域

本发明属于一种试验装置，即煤矿瓦斯爆炸阻隔装置的实验系统，用于验证瓦斯爆炸阻隔装置的有效性。

背景技术

瓦斯是与煤炭资源伴生的一种可爆性气体，每年我国煤矿瓦斯爆炸事故在煤炭工业的生产伤亡事故位居首位，常造成群死群伤，如何减小煤矿瓦斯爆炸事故造成的人员伤亡和财产损失，以及如何有效防治瓦斯爆炸对煤炭安全生产有重要意义。

目前对煤矿瓦斯爆炸灾害的防治主要集中在以下几个方面：1)减小煤层内的瓦斯含量和瓦斯压力，采用抽采瓦斯、保护层开采等；2)监测瓦斯浓度，如限制瓦斯浓度不超过1％，主要是控制瓦斯浓度低于爆炸极限，防止瓦斯爆炸；3)火源控制，如井下动火有严格的程序、日常火源严禁下井、煤体自然监控等管理措施；4)采空区自然防控措施，如灌浆、充入惰性气体等；但煤矿瓦斯爆炸事故仍有发生，如2016年5月云南省延津县的沙坝煤矿瓦斯爆炸造成6人遇难，2015年10月江西省上饶县的永吉煤矿发生瓦斯爆炸事故造成10人死亡。

减小瓦斯爆炸灾害的设施有隔爆水袋、水槽或气囊，隔爆水袋或水槽的作用在于当瓦斯爆炸，爆炸产生的冲击波掀翻水袋或水槽实现隔离和扑灭火焰，但爆炸冲击波在掀翻隔爆水袋或水槽后会继续向前传播，造成扬尘，损坏局部通风机，破坏通风设施和电器设备，再次造成瓦斯或煤尘爆炸。管道内瓦斯爆炸传播试验装置，在于研究瓦斯爆炸的传播规律，得到最好的爆炸效果，瓦斯浓度大多控制在当量浓度附近；但如何通过试验研究和分析煤矿瓦斯爆炸阻隔装置的有效性，查找瓦斯爆炸阻隔装置设计存在的缺陷。

针对煤矿瓦斯爆炸灾害发生的特点及目前减小瓦斯爆炸灾害的设施、实验设备设施的局限性和不足之处，专利申请人设计了一种适用于煤矿瓦斯爆炸阻隔装置的实验系统。

发明内容

为了克服现有煤矿瓦斯爆炸灾害阻隔装置及实验设备设施的局限性和不足之处，本发明在于提供一种煤矿瓦斯爆炸阻隔装置实验系统，验证瓦斯爆炸阻隔装置的有效性，显示瓦斯爆炸阻隔装置设计存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种煤矿瓦斯爆炸阻隔装置的实验系统，由瓦斯聚集装置，爆炸点火装置，传感器及数 据采集装置、试验管道，瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置几个部分组成。

瓦斯聚集装置，由瓦斯气瓶、供气管道、瓦斯阀门、瓦斯流量计、瓦斯聚集管道、隔板组成。

爆炸点火装置，由蓄电池，导线、电火花发生器、接口密封件组成。

传感器及数据采集装置，由温度传感器、压力传感器、火焰传感器、数据采集装置、计算机及软件组成。

试验管道由钢化玻璃制成，试验管道由安装有瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置试验管道、瓦斯爆炸未阻隔传感器监测段试验管道、瓦斯爆炸阻隔传感器监测段试验管道三部分组成。

瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置有两种形式，一种为阻隔气囊，另一种为阻隔岩粉；气囊阻隔装置由灾害诱发器、气囊、气囊支架、充气装置、充水装置组成；阻隔岩粉由岩粉箱体，箱体支架组成。

一种煤矿瓦斯爆炸阻隔装置实验系统的操作方法：

步骤一：设计瓦斯爆炸阻隔试验方案，包括瓦斯爆炸浓度，阻隔装置反应时间，试验采集参数。

步骤二：调试软件，标定传感器，瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置的试验管道两端各安装一组传感器，每一组传感器分别由温度传感器、压力传感器、火焰传感器组成，测试数据采集装置。

步骤三：安装阻隔装置在试验管道上、当采用阻隔气囊作为瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置时，需要安装由灾害诱发器、气囊、气囊支架、充气装置、充水装置，并进行调试；瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置试验管道安装到两段监测段试验管道之间，并测试密封性；当采用阻隔岩粉时，则将岩粉箱体按设计要求安装在瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置试验管道内。

步骤四：检查爆炸点火装置的点火的电火持续时间，保证能准确引爆瓦斯聚集管道内的瓦斯。

步骤五：安装瓦斯聚集管道和瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置试验管道之间的隔板，并用胶带将隔板周边和试验管道粘结，安装摄像仪器。

步骤六：按照设计要求从试验瓦斯由瓦斯气瓶供给，瓦斯流量计及瓦斯阀门控制瓦斯聚集量，隔板将瓦斯聚集管道和试验管道隔开，当瓦斯浓度达到试验要求后关闭瓦斯阀门。

步骤七：由电火花发生器点火，引导瓦斯聚集管道内瓦斯爆炸；同时由数据采集装置采集试验数据，并存入计算机。

步骤八：按照设计目的，分析瓦斯爆炸阻隔装置前后传感器的数据及摄像获得的图像信息。

本发明的有益技术效果在于：

①验证瓦斯爆炸阻隔装置的有效性；②查找瓦斯爆炸阻隔装置设计存在的缺陷。

附图说明

图1煤矿瓦斯爆炸气囊阻隔实验装置示意图。

图2煤矿瓦斯爆炸岩粉阻隔实验装置示意图。

图中：1-试验管道 2-阻隔装置试验管道 3-瓦斯聚集管道 4-计算机 5-数据采集装置 6-温度传感器 7-压力传感器 8-压力传感器 9-气囊阻隔装置 10-试验管道法兰11-隔板 12-爆炸点火装置 13-水箱 14-水泵 15-水压表 16-截止阀 17-氧气瓶18-瓦斯阀门19-气压表 20-瓦斯气瓶 21-瓦斯阀门 22-瓦斯流量计 23-防爆墙 24-岩粉箱体

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

一种煤矿瓦斯爆炸阻隔装置的实验系统，由瓦斯聚集装置，爆炸点火装置(12)，传感器(6、7、8)及数据采集装置(5)、试验管道(1)，瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置几个部分组成；其中，瓦斯聚集装置，由瓦斯气瓶(20)、供气管道、瓦斯阀门(21)、瓦斯流量计(22)、瓦斯聚集管道(3)、隔板(11)组成；爆炸点火装置(12)，由蓄电池，导线、电火花发生器、接口密封件组成；传感器及数据采集装置(5)，由温度传感器(6)、压力传感器(7)、火焰传感器(8)、数据采集装置(5)、计算机(4)及软件组成；试验管道(1)由钢化玻璃制成，试验管道(1)由安装有瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置试验管道(2)、瓦斯爆炸未阻隔传感器监测段试验管道、瓦斯爆炸阻隔传感器监测段试验管道三部分组成；瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置有两种形式，一种为阻隔气囊装置(9)，另一种为阻隔岩粉箱体(24)；气囊阻隔装置(9)由灾害诱发器、气囊、气囊支架、充气装置(17、18、19)、充水装置(13、14、15、16)组成；阻隔岩粉箱体(24)由岩粉箱体，箱体支架组成。

一种煤矿瓦斯爆炸阻隔气囊阻隔装置实验系统的操作方法：

①设计瓦斯爆炸阻隔试验方案，包括瓦斯爆炸浓度，阻隔装置反应时间，试验采集参数，气囊的材质、气囊结构。

②调试软件，标定传感器(6、7、8)，瓦斯爆炸次生灾害气囊阻隔装置的试验管道(2)两端各安装一组传感器(6、7、8)，每一组传感器(6、7、8)分别由温度传感器(6)、压力 传感器(7)、火焰传感器(8)组成，测试数据采集装置(5)。

③安装气囊阻隔装置(9)在试验管道(1)上，同时安装由灾害诱发器、气囊、气囊支架、充气装置、充水装置，并进行调试；瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置试验管道(2)安装到两段监测段试验管道之间，并测试密封性。

④检查爆炸点火装置(12)的点火的电火持续时间，保证能准确引爆瓦斯聚集管道(3)内的瓦斯。

⑤安装瓦斯聚集管道(3)和瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置试验管道(2)之间的隔板(11)，并用胶带将隔板周边和试验管道(1)粘结，安装摄像仪器。

⑥按照设计要求从试验瓦斯由瓦斯气瓶(20)供给，瓦斯流量计(22)及瓦斯阀门(21)控制瓦斯聚集量，隔板(11)将瓦斯聚集管道(3)和试验管道(1)隔开，当瓦斯浓度达到试验要求后关闭瓦斯阀门(21)。

⑦由电火花发生器点火，引导瓦斯聚集管道(3)内瓦斯爆炸；同时由数据采集装置(5)采集试验数据，并存入计算机(4)。

⑧按照设计目的，分析瓦斯爆炸气囊阻隔装置(2)前后传感器(6、7、8)的数据及摄像获得的图像信息。

一种煤矿瓦斯爆炸阻隔岩粉阻隔装置实验系统的操作方法：

①设计瓦斯爆炸岩粉阻隔试验方案，包括瓦斯爆炸浓度，阻隔装置反应时间，试验采集参数，岩粉箱体(24)大小，数量。

②调试软件，标定传感器(6、7、8)，瓦斯爆炸次生灾害岩粉阻隔装置的试验管道(2)两端各安装一组传感器(6、7、8)，每一组传感器(6、7、8)分别由温度传感器(6)、压力传感器(7)、火焰传感器(8)组成，测试数据采集装置(5)。

③将岩粉箱体(24)按设计要求安装在瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置试验管道(2)内。

④检查爆炸点火装置(12)的点火的电火持续时间，保证能准确引爆瓦斯聚集管道(3)内的瓦斯。⑤安装瓦斯聚集管道(3)和瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置试验管道(2)之间的隔板，并用胶带将隔板(11)周边和试验管道(1)粘结，安装摄像仪器。

⑥按照设计要求从试验瓦斯由瓦斯气瓶(20)供给，瓦斯流量计(22)及瓦斯阀门(21)控制瓦斯聚集量，隔板将瓦斯聚集管道(3)和试验管道(1)隔开，当瓦斯浓度达到试验要求后关闭瓦斯阀门(21)。

⑦由电火花发生器点火，引导瓦斯聚集管道(3)内瓦斯爆炸；同时由数据采集装置(5)采集试验数据，并存入计算机(4)。

⑧按照设计目的，分析瓦斯爆炸岩粉阻隔装置(2)前后传感器(6、7、8)的数据及摄像获得的图像信息。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工程技术人员在本发明的技术范围内，可做一些变换，如试验管道形式、阻隔装置的结构、材料、参数监测手段等，都应该作为侵犯本发明的保护范围。因此本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种煤矿瓦斯爆炸阻隔装置的实验系统，由瓦斯聚集装置，爆炸点火装置，传感器及数据采集装置、试验管道，瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置几个部分组成。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯爆炸阻隔装置实验系统的瓦斯聚集装置，由瓦斯气瓶、供气管道、瓦斯阀门、瓦斯流量计、瓦斯聚集管道、隔板组成，其中试验瓦斯由瓦斯气瓶供给，瓦斯流量计及瓦斯阀门控制瓦斯聚集量，隔板将瓦斯聚集管道和试验管道隔开，当瓦斯浓度达到试验要求后关闭瓦斯阀门。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯爆炸阻隔装置实验系统的爆炸点火装置，由蓄电池，导线、电火花发生器、接口密封件组成，当瓦斯聚集量达到试验要求，由电火花发生器点火，引导瓦斯聚集管道内瓦斯爆炸模拟煤矿井下瓦斯爆炸。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯爆炸阻隔装置实验系统的传感器及数据采集装置，由温度传感器、压力传感器、火焰传感器、数据采集装置、计算机及软件组成，在瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置的试验管道两端各安装一组传感器，每一组传感器分别由温度传感器、压力传感器、火焰传感器组成，由数据采集装置采集试验数据，并存入计算机，软件分析试验数据。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯爆炸阻隔装置实验系统的试验管道由钢化玻璃制成，试验管道由安装有瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置试验管道、瓦斯爆炸未阻隔传感器监测段试验管道、瓦斯爆炸阻隔传感器监测段试验管道三部分组成，试验管道开口朝向室外，并正对防爆墙。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯爆炸阻隔装置实验系统的瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置有两种形式，一种为阻隔气囊，另一种为阻隔岩粉；气囊阻隔装置由灾害诱发器、气囊、气囊支架、充气装置、充水装置组成；阻隔岩粉由岩粉箱体，箱体支架组成。

7.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯爆炸阻隔装置实验系统的操作方法，其特征在于：

步骤一：设计瓦斯爆炸阻隔试验方案，包括瓦斯爆炸浓度，阻隔装置反应时间，试验采集参数；

步骤二：调试测试软件，标定和安装传感器，测试数据采集装置；

步骤三：安装阻隔装置在试验管道上、当采用阻隔气囊作为瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置时，需要安装由灾害诱发器、气囊、气囊支架、充气装置、充水装置，并进行调试；瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置试验管道安装到两段监测段试验管道之间，并测试密封性；当采用阻隔岩粉时，则将岩粉箱体按设计要求安装在瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置试验管道内；

步骤四：检查爆炸点火装置的点火的电火持续时间，保证能准确引爆瓦斯聚集管道内的瓦斯；

步骤五：安装瓦斯聚集管道和瓦斯爆炸次生灾害阻隔装置试验管道之间的隔板，并用胶带将隔板周边和试验管道粘结，安装摄像仪器；

步骤六：按照设计要求从瓦斯气瓶中释放定量瓦斯气体到隔板分割出的瓦斯聚集管道内；

步骤七：由电火花发生器点火，引导瓦斯聚集管道内瓦斯爆炸；同时采集试验数据；

步骤八：按照设计目的，分析瓦斯爆炸阻隔装置前后传感器的数据及摄像获得的图像信息。