CN107605527B - 一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统，属于煤矿瓦斯灾害治理领域。该试验系统包括管道、法兰盘、螺栓螺母、压力传感器、腔体结构、耗能材料、电极、交流电源、真空泵、数字真空表、高纯甲烷气瓶、空压机、循环泵、压气阀、吸气阀、进气阀、第一循环阀、第二循环阀、动态数据采集器、上位机、排气口、加速片、膜片和钢片；试验系统以膜片为界限分为预混加速段和冲击传播段两部分；腔体结构在冲击传播段布置1～3个。本发明能开展空腔结构对煤矿井下瓦斯爆炸抑制作用的量化研究，可得到针对不同强度瓦斯爆炸条件下的空腔结构最佳尺度、最佳布放位置及其组合结构等，为煤矿瓦斯灾害治理提供理论和技术支持。

Description

一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯灾害治理领域，尤其是涉及一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统。

背景技术

煤炭在我国一次能源消费中约占70％，据预测，到2050年，煤炭占我国能源消费比例仍不低于50％。但随着煤炭开采深度的不断增加，会出现一系列的问题，如地应力不断增加、瓦斯压力不断增加、低温不断增加等，随之而来的是，冲击地压、煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等灾害事故也不断发生。据统计，建国以来煤矿死亡人数超过100人的灾害事故中，共死亡4172人，其中瓦斯爆炸导致的死亡人数为3424人，约占总死亡人数约的82％，其严重制约着我国煤炭工业发展进程。因此，为降低瓦斯爆炸灾害事故后果，有必要开展如何降低瓦斯爆炸后果严重性研究，为煤矿瓦斯灾害治理提供新思路和新对策。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统，通过该系统可以开展腔体结构对瓦斯爆炸冲击波抑制特性系列研究。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统，其包括管道、法兰盘、螺栓螺母、压力传感器、腔体结构、耗能材料、电极、交流电源、真空泵、数字真空表、高纯甲烷气瓶、空压机、循环泵、压气阀、吸气阀、进气阀、第一循环阀、第二循环阀、动态数据采集器、上位机、排气口、加速片、膜片和钢片；所述膜片位于腔体结构和加速片之间，试验系统以膜片为界限分为预混加速段和冲击传播段两部分；所述管道为圆形，管道直径为200mm，每节管道长度为500～2000mm，每节管道之间通过法兰盘和螺栓螺母连接；所述电极位于预混加速段始端的管道端面侧，且电极由两根金属棒组成，一端连接交流电源，另一端连接熔丝；所述交流电源为24～48V交流电；所述加速片位于预混加速段的靠近电极一侧，且加速片为圆环结构，内环半径为管道半径的1/3～3/4；所述压力传感器布置于腔体结构前、后对应的管道上，压力传感器连接于动态数据采集器，动态数据采集器连接于上位机；所述腔体结构为长方体内空结构，腔体结构宽度为管道直径的1.5～5倍，腔体结构高度等于管道直径，腔体结构长度为管道直径的1.5～5倍；所述耗能材料位于腔体结构内部，耗能材料为金属丝网或泡沫铝材料；所述排气口位于冲击传播段末端的管道上；所述真空泵经过数字真空表和吸气阀与预混加速段相连；所述高纯甲烷气瓶经过进气阀与预混加速段相连；所述空压机经过压气阀与预混加速段相连；所述循环泵两侧分别经过第一循环阀和第二循环阀与预混加速段相连；所述钢片位于冲击传播段末端。

进一步，所述膜片为聚乙烯材料，膜片厚度为0.5～2mm，膜片直径比管道直径大1～3cm。

进一步，所述加速片在预混加速段布置1～4个，加速片之间的间距为0.5～2m。

进一步，所述腔体结构在冲击传播段布置1～3个。

本发明的有益效果是：本发明能开展空腔结构对煤矿井下瓦斯爆炸抑制作用的量化研究，可得到针对不同强度瓦斯爆炸条件下的空腔结构最佳尺度、最佳布放位置及其组合结构等，为煤矿瓦斯灾害治理开辟新途径，提供新支持。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为加速片、膜片和钢片示意图。

图3为电极实物图。

图4为加速片实物图。

图5为钢片实物图。

其中：1-管道；2-法兰盘；3-螺栓螺母；4-压力传感器；5-腔体结构；6-耗能材料；7-电极；8-交流电源；9-真空泵；10-数字真空表；11-高纯甲烷气瓶；12-空压机；13-循环泵；14-压气阀；15-吸气阀；16-进气阀；17-第一循环阀；18-第二循环阀；19-动态数据采集器；20-上位机；21-排气口；31-加速片；32-膜片；33-钢片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

如图1所示，作为实施例，一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统，其包括管道1、法兰盘2、螺栓螺母3、压力传感器4、腔体结构5、耗能材料6、电极7、交流电源8、真空泵9、数字真空表10、高纯甲烷气瓶11、空压机12、循环泵13、压气阀14、吸气阀15、进气阀16、第一循环阀17、第二循环阀18、动态数据采集器19、上位机20、排气口21、加速片31、膜片32和钢片33；加速片31、膜片32和钢片33的示意图如图2所示，其中，膜片32为聚乙烯材料，其厚度为0.5～2mm，其直径比管道1直径大1～3cm，且膜片32位于腔体结构5和加速片31之间，试验系统以膜片32为界限分为预混加速段和冲击传播段两部分；管道1为圆形，管道1直径为200mm，每节管道1长度为500～2000mm，每节管道1之间通过法兰盘2和螺栓螺母3连接；电极7位于预混加速段始端的管道端面侧，且电极7由两根金属棒组成，一端连接交流电源8，另一端连接熔丝(如图3所示)；交流电源8为24～48V交流电；加速片31位于预混加速段的靠近电极7一侧，其为圆环结构，如图4所示，其内环半径为管道1半径的1/3～3/4，且加速片31在预混加速段布置1～4个，加速片31之间的间距为0.5～2m；压力传感器4布置于腔体结构5前、后对应的管道1上，压力传感器4连接于动态数据采集器19，动态数据采集器19连接于上位机20；腔体结构5为长方体内空结构，其宽度为管道1直径的1.5～5倍，其高度等于管道1直径，其长度为管道1直径的1.5～5倍，且腔体结构5在冲击传播段布置1～3个；耗能材料6位于腔体结构5内部，耗能材料6为金属丝网或泡沫铝材料；排气口21位于冲击传播段末端的管道1上；真空泵9经过数字真空表10和吸气阀15与预混加速段相连；高纯甲烷气瓶11经过进气阀16与预混加速段相连；空压机12经过压气阀14与预混加速段相连；循环泵13两侧分别经过第一循环阀17和第二循环阀18与预混加速段相连；如图5所示，钢片33位于冲击传播段末端。

在连接好试验系统后，即可开展试验。最后应当说明的是，以上所述仅是本发明的技术说明，而非对其保护范围作任何限制，凡是根据本发明说明书及其附图内容进行的相关修改或等效变化，仍属于本发明的权利保护范围。

Claims (3)

1.一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统，其特征在于，该系统包括管道、法兰盘、螺栓螺母、压力传感器、腔体结构、耗能材料、电极、交流电源、真空泵、数字真空表、高纯甲烷气瓶、空压机、循环泵、压气阀、吸气阀、进气阀、第一循环阀、第二循环阀、动态数据采集器、上位机、排气口、加速片、膜片和钢片；所述加速片31设置于靠近所述电极7的一侧，所述加速片31布置1～4个，且每个加速片31之间的间距为0.5～2m；所述膜片32位于腔体结构5和加速片31之间，试验系统以膜片32为界限分为预混加速段和冲击传播段两部分；所述膜片32一侧设有所述加速片31的一段为预混加速段，另一段为冲击传播段；所述管道为圆形，管道直径为200mm，每节管道长度为500～2000mm，每节管道之间通过法兰盘和螺栓螺母连接；所述电极位于预混加速段始端的管道端面侧，且电极由两根金属棒组成，一端连接交流电源，另一端连接熔丝；所述交流电源为24～48V交流电；所述加速片位于预混加速段的靠近电极一侧，且加速片为圆环结构，内环半径为管道半径的1/3～3/4；所述压力传感器布置于腔体结构前、后对应的管道上，压力传感器连接于动态数据采集器，动态数据采集器连接于上位机；所述腔体结构为长方体内空结构，腔体结构宽度为管道直径的1.5～5倍，腔体结构高度等于管道直径，腔体结构长度为管道直径的1.5～5倍；所述耗能材料位于腔体结构内部，耗能材料为金属丝网或泡沫铝材料；所述排气口位于冲击传播段末端的管道上；所述真空泵9经过数字真空表10和吸气阀15与预混加速段的下端靠近所述电极7且远离所述加速片31的位置相连；所述高纯甲烷气瓶11经过进气阀16与预混加速段下端相连，且位于靠近所述加速片31的位置；所述空压机12经过压气阀14与预混加速段上端相连，且位于靠近所述加速片31的位置；所述循环泵13两侧分别经过第一循环阀17和第二循环阀18与预混加速段上端相连，且连接于所述电极7与所述空压机12之间的位置；所述钢片位于冲击传播段末端；

所述加速片在预混加速段布置1～4个，加速片之间的间距为0.5～2m。

2.根据权利要求1所述的一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统，其特征在于，所述膜片为聚乙烯材料，膜片厚度为0.5～2mm，膜片直径比管道直径大1～3cm。

3.根据权利要求1所述的一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统，其特征在于，所述腔体结构在冲击传播段布置1～3个。

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