CN106290468B - 一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验方法 - Google Patents

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Abstract

一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验方法，适用于可燃气体的重复爆炸研究。在模拟煤矿角联巷网内设置前后两个甲烷空气预混气袋，前一个甲烷空气预混气袋内的可燃气体被高压放电点火器引燃后，瓦斯爆炸冲击波在传播过程中击破后一个甲烷空气预混气袋，当滞后于冲击波的火焰面引燃后一个甲烷空气预混气袋内的可燃气体时，发生瓦斯重复爆炸，高频火焰传感器和高频压力传感器分别将瓦斯爆炸火焰信号和压力信号传输至火焰数据采集器和压力数据采集器，并储存在数据处理器中。本发明具有操作简单、灵活多变、综合功能多等优点，既可以形象地再现瓦斯初次爆炸引燃二次爆炸的发展过程，又可以研究煤矿角联巷网中风流流动的变化规律。

Description

一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验方法
技术领域
本发明涉及可燃气体的爆炸试验技术领域，具体涉及一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验方法。
背景技术
据统计，新中国成立至今，全国煤矿发生一次死亡百人以上的特别重大事故24起，死亡3780人，其中爆炸(包括瓦斯爆炸、瓦斯煤尘爆炸和煤尘爆炸)事故有21起，造成3424人死亡，事故起数和死亡人数占比分别为87.5％和90.58％。煤矿井下发生瓦斯爆炸后，冲击波和火焰面沿着井下巷道向前传播过程中，前驱冲击波可以将采空区或其它地点积存的瓦斯冲出，若新的瓦斯浓度达到爆炸极限，当滞后于冲击波的火焰到达该可燃区域后，极有可能发生瓦斯重复爆炸。与一次爆炸相比，瓦斯重复爆炸往往造成更大的人员伤亡和财产损失。
从各种文献和报道中得知，国内外专家对瓦斯重复爆炸的研究较少，而且现有的瓦斯爆炸试验成果大多是在球体或平直管道内开展实验获得的，关于模拟煤矿角联巷网内的瓦斯重复爆炸更是缺乏研究，其形成的机理及影响因素也并不十分清楚。所以，有必要发明一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验方法，为预防和控制煤矿瓦斯爆炸灾害提供理论指导。
发明内容
技术问题：针对目前国内外对模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸缺乏实验研究，以及对瓦斯重复爆炸形成机理及影响因素并不十分清楚的现状，本发明提供一种操作简单、灵活多变、综合功能多的模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验方法，通过本发明能研究模拟煤矿角联巷网内的瓦斯重复爆炸超压发展规律、瓦斯重复爆炸火焰传播规律、瓦斯重复爆炸引起的风流变化规律。
技术方案：
一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验方法，包括如下步骤：
a.搭建模拟煤矿角联巷网完成后，将设定浓度的甲烷与空气混合气体通入前后两个甲烷空气预混气袋内，在模拟煤矿角联巷网左端的管道内布设前一个甲烷空气预混气袋，在模拟煤矿角联巷网的其它设定管道内安设后一个甲烷空气预混气袋，模拟煤矿角联巷网的最右端始终敞开；
b.将带有中心小孔的法兰盘与模拟煤矿角联巷网的左端相连，在法兰盘的中心小孔处布设高压放电火花塞，把高压放电火花塞的一端伸入前一个甲烷空气预混气袋内，将高压放电火花塞的另一端通过高压屏蔽电缆与高压放电点火器相连；
c.在模拟煤矿角联巷网外壁面上的设定位置布设高频火焰传感器和高频压力传感器，通过火焰信号传输线将高频火焰传感器与火焰数据采集器相连，通过压力信号传输线将高频压力传感器与压力数据采集器相连，把火焰数据采集器和压力数据采集器分别与数据处理器相连；
d.启动高压放电点火器，高压放电火花塞打出的电火花引燃前一个甲烷空气预混气袋内的甲烷空气预混气体，形成的瓦斯爆炸火焰面和冲击波沿着模拟煤矿角联巷网传播，冲击波击破后一个甲烷空气预混气袋后，当滞后于冲击波的火焰面引燃后一个甲烷空气预混气袋内的甲烷空气预混气体时，发生瓦斯重复爆炸，高频火焰传感器和高频压力传感器分别将瓦斯爆炸火焰信号和压力信号传输至火焰数据采集器和压力数据采集器，通过数据处理器储存瓦斯重复爆炸数据，分析模拟煤矿角联巷网内的瓦斯重复爆炸超压发展规律、瓦斯重复爆炸火焰传播规律、瓦斯重复爆炸引起的风流变化规律。
进一步，所述前后两个甲烷空气预混气袋内的甲烷浓度在6～15％范围内，前一个甲烷空气预混气袋安设在所述模拟煤矿角联巷网最左端的部分管道内，后一个甲烷空气预混气袋根据预先设定好的试验方案安设在所述模拟煤矿角联巷网的其它部分管道内。
进一步，所述高频火焰传感器与所述高频压力传感器的数量及安设位置根据预先设定好的试验方案确定。
有益效果：通过模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸试验方法进行研究，一方面可以形象地再现瓦斯初次爆炸引燃二次爆炸的发展过程，继而科学、准确地探索瓦斯重复爆炸的机理及影响因素；另一方面可以研究发生瓦斯爆炸灾变时煤矿角联巷网中风流流动的变化规律，建立角联巷网风流方向的判别式；如果把后一个甲烷空气预混气袋换成沉积的煤尘或其它粉尘类物质，利用本发明还可以研究煤矿角联巷网内瓦斯爆炸引燃粉尘爆炸的特性；另外，本发明具有操作简单、灵活多变、综合功能多等优点，有利于开展教学与研究工作，对瓦斯重复爆炸特性研究具有重要意义，为煤矿瓦斯爆炸灾害的防控提供理论指导。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为本发明实施例二的结构示意图。
图中：1—模拟煤矿角联巷网，2a—前一个甲烷空气预混气袋，2b—后一个甲烷空气预混气袋，3—高频火焰传感器，4—高频压力传感器，5—高压放电火花塞，6—高压屏蔽电缆，7—高压放电点火器，8—火焰信号传输线，9—火焰数据采集器，10—压力信号传输线，11—压力数据采集器，12—数据处理器，13—法兰盘。
具体实施方式
下面结合附图和各实施例对本发明作进一步阐述。
实施例一、如图1所示，一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验方法，包括如下步骤：
a.搭建模拟煤矿角联巷网1完成后，将10％浓度的甲烷与空气混合气体通入前后两个甲烷空气预混气袋2a和2b内，在模拟煤矿角联巷网1最左端的部分管道内布设前一个甲烷空气预混气袋2a，在模拟煤矿角联巷网1的角联分支部分管道内安设后一个甲烷空气预混气袋2b，模拟煤矿角联巷网1的最右端始终敞开；
b.将带有中心小孔的法兰盘13与模拟煤矿角联巷网1的左端相连，在法兰盘13的中心小孔处布设高压放电火花塞5，把高压放电火花塞5的一端伸入前一个甲烷空气预混气袋2a内，将高压放电火花塞5的另一端通过高压屏蔽电缆6与高压放电点火器7相连；
c.根据预先设定好的试验方案在模拟煤矿角联巷网1外壁面上的设定位置布设高频火焰传感器3和高频压力传感器4，通过火焰信号传输线8将高频火焰传感器3与火焰数据采集器9相连，通过压力信号传输线10将高频压力传感器4与压力数据采集器11相连，把火焰数据采集器9和压力数据采集器11分别与数据处理器12相连；
d.启动高压放电点火器7，高压放电火花塞5打出的电火花引燃前一个甲烷空气预混气袋2a内的甲烷空气预混气体，形成的瓦斯爆炸火焰面和冲击波沿着模拟煤矿角联巷网1传播，冲击波击破后一个甲烷空气预混气袋2b后，当滞后于冲击波的火焰面引燃后一个甲烷空气预混气袋2b内的甲烷空气预混气体时，发生瓦斯重复爆炸，高频火焰传感器3和高频压力传感器4分别将瓦斯爆炸火焰信号和压力信号传输至火焰数据采集器9和压力数据采集器11，通过数据处理器12储存瓦斯重复爆炸数据。通过对数据处理器12所记录的火焰和压力数据分析，既可以深入研究瓦斯初次爆炸引燃二次爆炸的发展过程，据此进一步探索瓦斯重复爆炸的机理及影响因素，还可以揭示发生瓦斯爆炸灾变时煤矿角联巷网中风流流动的变化规律，建立角联巷网风流方向的判别式，为煤矿瓦斯爆炸灾害的防控提供理论指导。
实施例二、如图2所示，一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验方法，包括如下步骤：
a.搭建模拟煤矿角联巷网1完成后，将8％浓度的甲烷与空气混合气体通入前后两个甲烷空气预混气袋2a和2b内，在模拟煤矿角联巷网1最左端的部分管道内布设前一个甲烷空气预混气袋2a，在模拟煤矿角联巷网1的下边缘分支部分管道内安设后一个甲烷空气预混气袋2b，模拟煤矿角联巷网1的最右端始终敞开；
b.将带有中心小孔的法兰盘13与模拟煤矿角联巷网1的左端相连，在法兰盘13的中心小孔处布设高压放电火花塞5，把高压放电火花塞5的一端伸入前一个甲烷空气预混气袋2a内，将高压放电火花塞5的另一端通过高压屏蔽电缆6与高压放电点火器7相连；
c.根据预先设定好的试验方案在模拟煤矿角联巷网1外壁面上的设定位置布设高频火焰传感器3和高频压力传感器4，通过火焰信号传输线8将高频火焰传感器3与火焰数据采集器9相连，通过压力信号传输线10将高频压力传感器4与压力数据采集器11相连，把火焰数据采集器9和压力数据采集器11分别与数据处理器12相连；
d.启动高压放电点火器7，高压放电火花塞5打出的电火花引燃前一个甲烷空气预混气袋2a内的甲烷空气预混气体，形成的瓦斯爆炸火焰面和冲击波沿着模拟煤矿角联巷网1传播，冲击波击破后一个甲烷空气预混气袋2b后，当滞后于冲击波的火焰面引燃后一个甲烷空气预混气袋2b内的甲烷空气预混气体时，发生瓦斯重复爆炸，高频火焰传感器3和高频压力传感器4分别将瓦斯爆炸火焰信号和压力信号传输至火焰数据采集器9和压力数据采集器11，通过数据处理器12储存瓦斯重复爆炸数据。通过对数据处理器12所记录的火焰和压力数据分析，既可以深入研究瓦斯初次爆炸引燃二次爆炸的发展过程，据此进一步探索瓦斯重复爆炸的机理及影响因素，还可以揭示发生瓦斯爆炸灾变时煤矿角联巷网中风流流动的变化规律，建立角联巷网风流方向的判别式，为煤矿瓦斯爆炸灾害的防控提供理论指导。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.搭建模拟煤矿角联巷网(1)完成后，将设定浓度的甲烷与空气混合气体通入前后两个甲烷空气预混气袋(2a、2b)内，在模拟煤矿角联巷网(1)左端的管道内布设前一个甲烷空气预混气袋(2a)，在模拟煤矿角联巷网(1)的其它设定管道内安设后一个甲烷空气预混气袋(2b)，模拟煤矿角联巷网(1)的最右端始终敞开；
b.将带有中心小孔的法兰盘(13)与模拟煤矿角联巷网(1)的左端相连，在法兰盘(13)的中心小孔处布设高压放电火花塞(5)，把高压放电火花塞(5)的一端伸入前一个甲烷空气预混气袋(2a)内，将高压放电火花塞(5)的另一端通过高压屏蔽电缆(6)与高压放电点火器(7)相连；
c.在模拟煤矿角联巷网(1)外壁面上的设定位置布设高频火焰传感器(3)和高频压力传感器(4)，通过火焰信号传输线(8)将高频火焰传感器(3)与火焰数据采集器(9)相连，通过压力信号传输线(10)将高频压力传感器(4)与压力数据采集器(11)相连，把火焰数据采集器(9)和压力数据采集器(11)分别与数据处理器(12)相连；
d.启动高压放电点火器(7)，高压放电火花塞(5)打出的电火花引燃前一个甲烷空气预混气袋(2a)内的甲烷空气预混气体，形成的瓦斯爆炸火焰面和冲击波沿着模拟煤矿角联巷网(1)传播，冲击波击破后一个甲烷空气预混气袋(2b)后，当滞后于冲击波的火焰面引燃后一个甲烷空气预混气袋(2b)内的甲烷空气预混气体时，发生瓦斯重复爆炸，高频火焰传感器(3)和高频压力传感器(4)分别将瓦斯爆炸火焰信号和压力信号传输至火焰数据采集器(9)和压力数据采集器(11)，通过数据处理器(12)储存瓦斯重复爆炸数据，分析模拟煤矿角联巷网(1)内的瓦斯重复爆炸超压发展规律、瓦斯重复爆炸火焰传播规律和瓦斯重复爆炸引起的风流变化规律。
2.根据权利要求1所述的一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验方法，其特征在于：所述前后两个甲烷空气预混气袋(2a、2b)内的甲烷浓度在6～15％范围内，前一个甲烷空气预混气袋(2a)安设在所述模拟煤矿角联巷网(1)最左端的部分管道内，后一个甲烷空气预混气袋(2b)根据预先设定好的试验方案安设在所述模拟煤矿角联巷网(1)的其它部分管道内。
3.根据权利要求1所述的一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验方法，其特征在于：所述高频火焰传感器(3)与所述高频压力传感器(4)的数量及安设位置根据预先设定好的试验方案确定。
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