CN107796852A - 一种组合硐室结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合硐室结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸试验方法。其通过将管道、法兰盘、螺栓螺母、硐室、水槽、排气口、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、压力传感器、火焰传感器、动态数据采集器、上位机、钢片搭建成试验系统开展瓦斯爆炸传播试验；其中硐室长度为管道直径1.5～5倍，且至少组合2个硐室；水槽高度为硐室高度1/3～3/4。本发明可研究组合硐室结构对煤矿瓦斯爆炸抑制作用，即在煤矿现有井下硐室的基础上加以改造，既可用于平时休息、避险，又可以在瓦斯爆炸来临时抑制冲击伤害，为瓦斯灾害事故治理提供支持。
Description
技术领域
本发明涉及瓦斯灾害事故治理领域，尤其是涉及一种组合硐室结构抑制煤矿井下瓦斯爆 炸试验方法。
背景技术
我国是以煤炭为主要能源的煤炭资源大国，如何加强瓦斯灾害事故治理，降低瓦斯灾害 事故的人员和财产损失，是当今煤炭工业发展迫切需要解决的问题。所以，开展瓦斯爆炸抑 制研究具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种组合硐室结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸试验方法，可 用于研究组合硐室结构对煤矿瓦斯爆炸抑制作用，为煤矿瓦斯灾害事故治理提供理论和技术 支持。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种组合硐室结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸试验方法，其包括：
(1)将管道、法兰盘、螺栓螺母、硐室、水槽、排气口、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、压力传感器、火焰传感器、动态数据采集器、上位机、钢片连接成试验系统，加入 膜片将试验系统分成预混加速段和冲击传播段两部分；
其中，所述硐室的长度为管道直径的1.5～5倍，且至少组合2个硐室；所述水槽位于硐 室内，水槽高度为硐室高度的1/3～3/4，通过水槽中的水对冲击波的消波吸能作用，可在硐室 消波基础上进一步抑制瓦斯爆炸冲击作用；所述压力传感器和火焰传感器在组合硐室的前、 后各设置两个，且此两个压力传感器之间距离为3～10cm、此两个火焰传感器之间距离为 3～10cm，用以计算硐室前、后的冲击波传播速度和火焰传播速度；
(2)按顺序先后开启压气阀和空压机，保持吸气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀 的关闭状态，检查预混加速段的气密性，在确定预混加速段不漏气后，按顺序先后关闭空压 机和压气阀；
(3)开启数字真空表和吸气阀，保持压气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭 状态，开启真空泵进行抽真空；在达到试验需要真空度后关闭真空泵，开启进气阀和高纯甲 烷气瓶进行甲烷气体配送，待充入试验所需体积分数甲烷气体后，按顺序先后关闭高纯甲烷 气瓶和进气阀；
(4)在开启第一循环阀和第二循环阀后，开启循环泵对预混加速段内甲烷和空气进行预 混搅拌，在循环泵工作10～20min后关闭循环泵，后再关闭第一循环阀和第二循环阀；在检查 预混加速段内混合气体处于大气压后，关闭吸气阀和数字真空表；
(5)开启动态数据采集器，在上位机中打开数据采集软件，设置压力传感器和火焰传感 器触发参数，并使动态数据采集器处于采集待触发状态；
(6)保持压气阀、吸气阀、进气阀、第一循环阀、第二循环阀和排气口的关闭状态，开 启交流电源对电极进行点火，爆炸冲击波冲破膜片后沿冲击传播段传播，并触发动态数据采 集器进行压力数据和火焰数据采集；上位机保存压力传感器和火焰传感器采集的压力数据信 息和火焰数据信息；
(7)开启排气口，保持吸气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭状态，按顺序 先后开启压气阀和空压机，对成预混加速段和冲击传播段进行正压吹扫，去除内部废气， 20～30min后按顺序先后关闭空压机、压气阀和排气口；
(8)切断所有电源，或更换膜片和电极之间的熔丝后按(2)～(7)进行下一次试验；
(9)通过对上位机内保存的压力数据信息和火焰数据信息进行分析和处理，找到爆炸冲 击波在经过组合硐室后的演化规律。
进一步，所述电极为两根金属棒，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，此为安全电压，实现了点火的更安全可靠。
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，所述排气口与钢片的距离为20～50cm，以便排出整个试验系统中的废气。
本发明的有益效果是：通过本发明可研究瓦斯爆炸在硐室结构前、后的瓦斯爆炸冲击衰 减规律，以及不同组合硐室结构对煤矿瓦斯爆炸抑制效果；通过研究可实现在煤矿现有井下 硐室的基础上加以改造，使硐室既可用于平时休息、避险，又可在瓦斯爆炸来临时抑制其冲 击伤害，为煤矿瓦斯灾害事故治理提供理论和技术支持。
附图说明
图1为本发明的试验系统结构示意图。
图2为膜片和钢片示意图。
图3为排气口实物图。
图4为钢片实物图。
其中：1-管道；2-法兰盘；3-螺栓螺母；4-硐室；5-水槽；6-排气口；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-压力传感器；20-火焰传感器；21-动态 数据采集器；22-上位机；23-膜片；24-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。
作为实施例，一种组合硐室结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸试验方法，其试验步骤包括：
(1)如图1所示，将管道1、法兰盘2、螺栓螺母3、硐室4、水槽5、排气口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、压力传感器19、火焰传感器 20、动态数据采集器21、上位机22、钢片24连接成试验系统，加入膜片23将试验系统分成 预混加速段和冲击传播段两部分；
其中，硐室4的长度为管道1直径的1.5～5倍，且至少组合2个硐室4；水槽5位于硐室 4内，水槽5高度为硐室4高度的1/3～3/4，通过水槽5中的水对冲击波的消波吸能作用，可 在硐室4消波基础上进一步抑制瓦斯爆炸冲击作用；压力传感器19和火焰传感器20在组合 硐室4的前、后各设置两个，且此两个压力传感器19之间距离为3～10cm、此两个火焰传感 器20之间距离为3～10cm，用以计算硐室4前、后的冲击波传播速度和火焰传播速度；电极 7为两根金属棒，一端连接交流电源8，另一端连接熔丝；交流电源8为24～48V交流电，此为安全电压，实现了点火的更安全可靠；如图2所示，膜片23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；如图3、图4所示，排气口6与钢片24的距离为 20～50cm，以便排出整个试验系统中的废气。
(2)按顺序先后开启压气阀14和空压机12，保持吸气阀15、进气阀16、第一循环阀17和第二循环阀18的关闭状态，检查预混加速段的气密性，在确定预混加速段不漏气后，按顺序先后关闭空压机12和压气阀14；
(3)开启数字真空表10和吸气阀15，保持压气阀14、进气阀16、第一循环阀17和第二循环阀18的关闭状态，开启真空泵9进行抽真空；在达到试验需要真空度后关闭真空泵9，开启进气阀16和高纯甲烷气瓶11进行甲烷气体配送，待充入试验所需体积分数甲烷气体后， 按顺序先后关闭高纯甲烷气瓶11和进气阀16；
(4)在开启第一循环阀17和第二循环阀18后，开启循环泵13对预混加速段内甲烷和 空气进行预混搅拌，在循环泵13工作10～20min后关闭循环泵13，后再关闭第一循环阀17 和第二循环阀18；在检查预混加速段内混合气体处于大气压后，关闭吸气阀15和数字真空 表10；
(5)开启动态数据采集器21，在上位机22中打开数据采集软件，设置压力传感器19和火焰传感器20触发参数，并使动态数据采集器21处于采集待触发状态；
(6)保持压气阀14、吸气阀15、进气阀16、第一循环阀17、第二循环阀18和排气口 6的关闭状态，开启交流电源8对电极7进行点火，爆炸冲击波冲破膜片23后沿冲击传播段 传播，并触发动态数据采集器21进行压力数据和火焰数据采集；上位机22保存压力传感器 19和火焰传感器20采集的压力数据信息和火焰数据信息；
(7)开启排气口6，保持吸气阀15、进气阀16、第一循环阀17和第二循环阀18的关闭状态，按顺序先后开启压气阀14和空压机12，对成预混加速段和冲击传播段进行正压吹扫，去除内部废气，20～30min后按顺序先后关闭空压机12、压气阀14和排气口6；
(8)切断所有电源，或更换膜片23和电极之间的熔丝后按(2)～(7)进行下一次试验；
(9)通过对上位机22内保存的压力数据信息和火焰数据信息进行分析和处理，找到爆 炸冲击波在经过组合硐室后的演化规律。
最后应当说明的是，以上所述仅是本发明的技术方案，而非对其保护范围作任何限制，凡 是根据本发明技术方案进行的相关修改或等同替换，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种组合硐室结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸试验方法，其特征在于，该方法包括
(1)将管道、法兰盘、螺栓螺母、硐室、水槽、排气口、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、压力传感器、火焰传感器、动态数据采集器、上位机、钢片连接成试验系统，加入膜片将试验系统分成预混加速段和冲击传播段两部分；
其中，所述硐室的长度为管道直径的1.5～5倍，且至少组合2个硐室；所述水槽位于硐室内，水槽高度为硐室高度的1/3～3/4；所述压力传感器和火焰传感器在组合硐室的前、后各设置两个，且此两个压力传感器之间距离为3～10cm、此两个火焰传感器之间距离为3～10cm；
(2)按顺序先后开启压气阀和空压机，保持吸气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭状态，检查预混加速段的气密性，在确定预混加速段不漏气后，按顺序先后关闭空压机和压气阀；
(3)开启数字真空表和吸气阀，保持压气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭状态，开启真空泵进行抽真空；在达到试验需要真空度后关闭真空泵，开启进气阀和高纯甲烷气瓶进行甲烷气体配送，待充入试验所需体积分数甲烷气体后，按顺序先后关闭高纯甲烷气瓶和进气阀；
(4)在开启第一循环阀和第二循环阀后，开启循环泵对预混加速段内甲烷和空气进行预混搅拌，在循环泵工作10～20min后关闭循环泵，后再关闭第一循环阀和第二循环阀；在检查预混加速段内混合气体处于大气压后，关闭吸气阀和数字真空表；
(5)开启动态数据采集器，在上位机中打开数据采集软件，设置压力传感器和火焰传感器触发参数，并使动态数据采集器处于采集待触发状态；
(6)保持压气阀、吸气阀、进气阀、第一循环阀、第二循环阀和排气口的关闭状态，开启交流电源对电极进行点火，爆炸冲击波冲破膜片后沿冲击传播段传播，并触发动态数据采集器进行压力数据和火焰数据采集；上位机保存压力传感器和火焰传感器采集的压力数据信息和火焰数据信息；
(7)开启排气口，保持吸气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭状态，按顺序先后开启压气阀和空压机，对成预混加速段和冲击传播段进行正压吹扫，去除内部废气，20～30min后按顺序先后关闭空压机、压气阀和排气口；
(8)切断所有电源，或更换膜片和电极之间的熔丝后按(2)～(7)进行下一次试验；
(9)通过对上位机内保存的压力数据信息和火焰数据信息进行分析和处理，找到爆炸冲击波在经过组合硐室后的演化规律。
2.根据权利要求1所述的一种组合硐室结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸试验方法，其特征在于，所述电极为两根金属棒，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。
3.根据权利要求1所述的一种组合硐室结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸试验方法，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。
4.根据权利要求1所述的一种组合硐室结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸试验方法，其特征在于，所述排气口与钢片的距离为20～50cm。
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