CN109900549A - 一种煤矿堵漏风材料性能测试装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤矿堵漏风材料性能测试装置及其使用方法，该装置包括模拟巷道、通风管、密封门、抽真空管、真空泵和冲击加载装置，通风管一端安装在模拟巷道掘进头上，且连通模拟巷道内部和外界大气，通风管上设有空气流量计和第一阀门，密封门安装在模拟巷道远离掘进头的一端，密封门上设有真空表，抽真空管另一端安装在密封门上，抽真空管连通模拟巷道内部和真空泵，抽真空管上设有第二阀门，模拟巷道内设有用于注浆及喷涂待测试煤矿堵漏风材料的密闭墙，冲击加载装置对应密闭墙设于模拟巷道上方用于向密闭墙施加冲击力。本发明通过给密闭墙施加周期性冲击荷载模拟巷道实际受到的冲击作用，为煤矿堵漏风材料的改进及施工工艺提供指导。
Description
技术领域
本发明涉及检测设备技术领域，尤其涉及一种煤矿堵漏风材料性能测试装置及其使用方法。
背景技术
煤炭自燃是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。据不完全统计，我国自燃或存在自燃危险的矿井已占到 60%以上，煤炭自燃而引起的火灾占矿井火灾总数的 90%以上；其中，漏风是造成煤炭自燃的重要原因，巷道密闭是阻止煤炭自燃的重要保障。然而在矿压作用下，密闭墙会受压变形，产生漏风通道。通过巷帮注浆、喷涂密闭墙的措施可以有效阻止漏风。但是，这种情况在实验室条件还没有被涉及研究。
同时，目前检测注浆喷涂材料性能常用的做法是利用伺服压力机检测材料的力学性能、利用粘度计检测其粘度、利用水平垂直燃烧测定仪检测其阻燃性能等。虽然这些方法简便易行，但是这些方法的检测结果不能完全反映现场应用的实际效果，特别是密闭墙受矿压的影响，密闭墙容易被压塌，出现裂隙，造成堵漏风失败。
发明内容
本发明的目的在于提供一种设计合理，结构简单，能够模拟密闭墙漏风并检验密闭材料性能的煤矿堵漏风材料性能测试装置，并提供一种设计合理，操作简单的煤矿堵漏风材料性能测试装置的使用方法。
为实现上述第一个目的，本发明采用以下技术方案：
一种煤矿堵漏风材料性能测试装置，其包括模拟巷道、通风管、密封门、抽真空管、真空泵和冲击加载装置，所述通风管一端安装在模拟巷道掘进头上且与模拟巷道内部连通，通风管另一端与外界大气连通，通风管上设有用于检测风量大小的空气流量计和用于控制通风管通断的第一阀门，所述密封门安装在模拟巷道远离掘进头的一端，密封门上设有用于检测模拟巷道内部真空度的真空表，所述抽真空管一端与设于模拟巷道外的真空泵连通，抽真空管另一端安装在密封门上且与模拟巷道内部连通，抽真空管上设有用于控制抽真空管通断的第二阀门，所述模拟巷道内设有用于注浆及喷涂待测试煤矿堵漏风材料的密闭墙，密闭墙将模拟巷道内部空间分隔成分别连通抽真空管和通风管的真空腔和测试腔，所述冲击加载装置对应密闭墙设于模拟巷道上方用于向密闭墙施加冲击力。
作为优选，所述冲击加载装置包括机架、加载板、定滑轮、牵引绳和旋转凸轮，所述加载板对应密闭墙悬挂在牵引绳一端，牵引绳另一端绕过铰接在机架上的定滑轮固定在旋转凸轮上，所述旋转凸轮由机架上设有的驱动电机驱动旋转，通过牵引绳带动加载板对密闭墙进行周期性冲击。
作为优选，所述定滑轮的数量为两个。
作为优选，所述加载板由钢板成型。
作为优选，所述模拟巷道的长度为5-6m，宽度为0.8-1m，高度为1-1.2m。
作为优选，所述模拟巷道由掘进头、底板、顶板、前板和后板围合而成，所述掘进头、底板、前板和后板均由钢板成型，所述顶板由橡胶材料成型。
作为优选，所述模拟巷道掘进头上设有用于可拆卸安装通风管的第一安装孔。
作为优选，所述密封门上设有用于可拆卸安装抽真空管的第二安装孔。
作为优选，所述密封门上设有用于可拆卸安装真空表的第三安装孔。
为实现上述第二个目的，本发明采用以下技术方案：
一种煤矿堵漏风材料性能测试装置的使用方法，其包括以下步骤：
1）组装装置：先将设有空气流量计和第一阀门的通风管安装在模拟巷道掘进头上，将设有的真空表的密封门安装在模拟巷道远离掘进头的一端，将设有第二阀门的抽真空管安装在密封门上并与真空泵连接，再根据加载需求调整冲击加载装置的安装高度，然后关闭密封门、第一阀门和第二阀门；
2）检查装置气密性：开启第二阀门、真空表和真空泵，利用真空泵对模拟巷道内部抽真空，直至真空表读数为-0.1Mpa时关闭真空泵；一个小时后，若真空表读数变化不大，则说明装置气密性较好，若真空表读数恢复到0，则需要利用密封胶对装置进行密封，并再次抽真空进行检查；
3）砌密闭墙：在模拟巷道内部利用砖块、水泥和黄泥砌密闭墙；
4）注浆及喷涂材料：利用待测试煤矿堵漏风材料对密闭墙进行注浆及喷涂；
5）检验材料密封效果：待密闭墙上待测试煤矿堵漏风材料凝固干燥后，开启第一阀门和真空泵，若真空表读数越接近-0.1Mpa，则说明待测试煤矿堵漏风材料的密闭效果越好，同时观察空气流量计是否有读数，若有，则说明待测试煤矿堵漏风材料的漏风，若漏风量大，则需要进行二次喷涂；
6）冲击条件下密封性能测试：保持真空泵处于开启状态，运行冲击加载装置，利用冲击加载装置的加载板对密闭墙施加周期性冲击，以模拟煤矿井下密闭墙受到的矿压，计算密闭墙承受冲击的次数，直至真空表读数归零时停止。
作为优选，步骤6）中利用冲击加载装置的加载板对密闭墙施加周期性冲击的周期为每隔0.5-1h加载一次。
本发明采用以上技术方案，通过模拟煤矿密闭墙的漏风情况，对密闭墙施加周期性的荷载，模拟密闭墙在煤矿井下的实际受力情况，进而可以真实有效地检验用于注浆及喷涂在密闭墙上的煤矿堵漏风材料的密封性能，从而能够为煤矿现场应用密闭材料提供可靠依据。本发明的煤矿堵漏风材料性能测试装置设计合理，结构简单，能够模拟密闭墙漏风并检验密闭材料性能，本发明的使用方法设计合理，操作简单，可真实有效地检验注浆喷涂材料的力学性能。
附图说明
现结合附图对本发明作进一步阐述：
图1为本发明煤矿堵漏风材料性能测试装置的结构示意图；
图2为图1中A-A方向的剖视示意图。
具体实施方式
如图1或者图2所示，本发明的煤矿堵漏风材料性能测试装置，其包括模拟巷道1、通风管2、密封门3、抽真空管4、真空泵6和冲击加载装置5，所述通风管2一端安装在模拟巷道1掘进头上且与模拟巷道1内部连通，通风管2另一端与外界大气连通，通风管2上设有用于检测风量大小的空气流量计7和用于控制通风管2通断的第一阀门21，所述密封门3安装在模拟巷道1远离掘进头的一端，密封门3上设有用于检测模拟巷道1内部真空度的真空表8，所述抽真空管4一端与设于模拟巷道1外的真空泵6连通，抽真空管4另一端安装在密封门3上且与模拟巷道1内部连通，抽真空管4上设有用于控制抽真空管4通断的第二阀门91，所述模拟巷道1内设有用于注浆及喷涂待测试煤矿堵漏风材料的密闭墙9，密闭墙9将模拟巷道1内部空间分隔成分别连通抽真空管4和通风管2的真空腔11和测试腔12，所述冲击加载装置5对应密闭墙9设于模拟巷道1上方用于向密闭墙9施加冲击力。
作为优选，所述冲击加载装置5包括机架（图中未示出）、加载板51、定滑轮52、牵引绳53和旋转凸轮54，所述加载板51对应密闭墙9悬挂在牵引绳53一端，牵引绳53另一端绕过铰接在机架上的定滑轮52固定在旋转凸轮54上，所述旋转凸轮54由机架上设有的驱动电机55驱动旋转，通过牵引绳53带动加载板51对密闭墙9进行周期性冲击。
作为优选，所述定滑轮52的数量为两个。
作为优选，所述加载板51由钢板成型。
作为优选，所述模拟巷道1的长度为5-6m，宽度为0.8-1m，高度为1-1.2m。
作为优选，所述模拟巷道1由掘进头13、底板14、顶板15、前板和后板围合而成，所述掘进头13、底板14、前板和后板均由钢板成型，所述顶板15由橡胶材料成型。
作为优选，所述模拟巷道1包括内巷道和外巷道，内巷道和外巷道通过焊接或者螺栓连接。
作为优选，所述模拟巷道1掘进头13上设有用于可拆卸安装通风管2的第一安装孔。
作为优选，所述密封门3上设有用于可拆卸安装抽真空管4的第二安装孔。
作为优选，所述密封门3上设有用于可拆卸安装真空表8的第三安装孔。
本发明煤矿堵漏风材料性能测试装置的使用方法，其包括以下步骤：
1）组装装置：先将设有空气流量计7和第一阀门21的通风管2安装在模拟巷道1掘进头13上，将设有的真空表8的密封门3安装在模拟巷道1远离掘进头13的一端，将设有第二阀门91的抽真空管4安装在密封门3上并与真空泵6连接，再根据加载需求调整冲击加载装置5的安装高度，然后关闭密封门3、第一阀门21和第二阀门91；
2）检查装置气密性：开启第二阀门91、真空表8和真空泵6，利用真空泵6对模拟巷道1内部抽真空，直至真空表8读数为-0.1Mpa时关闭真空泵6；一个小时后，若真空表8读数变化不大，则说明装置气密性较好，若真空表8读数恢复到0，则需要利用密封胶对装置进行密封，并再次抽真空进行检查；
3）砌密闭墙9：在模拟巷道1内部利用砖块、水泥和黄泥砌密闭墙9；
4）注浆及喷涂材料：利用待测试煤矿堵漏风材料对密闭墙9进行注浆及喷涂；
5）检验材料密封效果：待密闭墙9上待测试煤矿堵漏风材料凝固干燥后，开启第一阀门21和真空泵6，若真空表8读数越接近-0.1Mpa，则说明待测试煤矿堵漏风材料的密闭效果越好，同时观察空气流量计7是否有读数，若有，则说明待测试煤矿堵漏风材料的漏风，若漏风量大，则需要进行二次喷涂；
6）冲击条件下密封性能测试：保持真空泵6处于开启状态，运行冲击加载装置5，利用冲击加载装置5的加载板51对密闭墙9施加周期性冲击，以模拟煤矿井下密闭墙9受到的矿压，每隔0.5-1h加载一次，计算密闭墙9承受冲击的次数，直至真空表8读数归零时停止试验；
7）清理工作：试验结束后，关闭各阀门和真空泵6，清理模拟巷道1内的砖块，实现重复利用。
本发明采用以上技术方案，通过模拟煤矿密闭墙9的漏风情况，对密闭墙9施加周期性的荷载，模拟密闭墙9在煤矿井下的实际受力情况，进而可以真实有效地检验用于注浆及喷涂在密闭墙9上的煤矿堵漏风材料的密封性能，从而能够为煤矿现场应用密闭材料提供可靠依据。本发明的煤矿堵漏风材料性能测试装置设计合理，结构简单，能够模拟密闭墙9漏风并检验密闭材料性能，本发明的使用方法设计合理，操作简单，可真实有效地检验注浆喷涂材料的力学性能。
以上描述不应对本发明的保护范围有任何限定。
Claims (10)
1.一种煤矿堵漏风材料性能测试装置，其特征在于：其包括模拟巷道、通风管、密封门、抽真空管、真空泵和冲击加载装置，所述通风管一端安装在模拟巷道掘进头上且与模拟巷道内部连通，通风管另一端与外界大气连通，通风管上设有用于检测风量大小的空气流量计和用于控制通风管通断的第一阀门，所述密封门安装在模拟巷道远离掘进头的一端，密封门上设有用于检测模拟巷道内部真空度的真空表，所述抽真空管一端与设于模拟巷道外的真空泵连通，抽真空管另一端安装在密封门上且与模拟巷道内部连通，抽真空管上设有用于控制抽真空管通断的第二阀门，所述模拟巷道内设有用于注浆及喷涂待测试煤矿堵漏风材料的密闭墙，密闭墙将模拟巷道内部空间分隔成分别连通抽真空管和通风管的真空腔和测试腔，所述冲击加载装置对应密闭墙设于模拟巷道上方用于向密闭墙施加冲击力。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿堵漏风材料性能测试装置，其特征在于：所述冲击加载装置包括机架、加载板、定滑轮、牵引绳和旋转凸轮，所述加载板对应密闭墙悬挂在牵引绳一端，牵引绳另一端绕过铰接在机架上的定滑轮固定在旋转凸轮上，所述旋转凸轮由机架上设有的驱动电机驱动旋转，通过牵引绳带动加载板对密闭墙进行周期性冲击。
3.根据权利要求2所述的一种煤矿堵漏风材料性能测试装置，其特征在于：所述定滑轮的数量为两个；所述加载板由钢板成型。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿堵漏风材料性能测试装置，其特征在于：所述模拟巷道的长度为5-6m，宽度为0.8-1m，高度为1-1.2m。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿堵漏风材料性能测试装置，其特征在于：所述模拟巷道由掘进头、底板、顶板、前板和后板围合而成，所述掘进头、底板、前板和后板均由钢板成型，所述顶板由橡胶材料成型。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿堵漏风材料性能测试装置，其特征在于：所述模拟巷道掘进头上设有用于可拆卸安装通风管的第一安装孔。
7.根据权利要求1所述的一种煤矿堵漏风材料性能测试装置，其特征在于：所述密封门上设有用于可拆卸安装抽真空管的第二安装孔。
8.根据权利要求1所述的一种煤矿堵漏风材料性能测试装置，其特征在于：所述密封门上设有用于可拆卸安装真空表的第三安装孔。
9.根据权利要求1所述的一种煤矿堵漏风材料性能测试装置的使用方法，其特征在于：其包括以下步骤：
1）组装装置：先将设有空气流量计和第一阀门的通风管安装在模拟巷道掘进头上，将设有的真空表的密封门安装在模拟巷道远离掘进头的一端，将设有第二阀门的抽真空管安装在密封门上并与真空泵连接，再根据加载需求调整冲击加载装置的安装高度，然后关闭密封门、第一阀门和第二阀门；
2）检查装置气密性：开启第二阀门、真空表和真空泵，利用真空泵对模拟巷道内部抽真空，直至真空表读数为-0.1Mpa时关闭真空泵；一个小时后，若真空表读数变化不大，则说明装置气密性较好，若真空表读数恢复到0，则需要利用密封胶对装置进行密封，并再次抽真空进行检查；
3）砌密闭墙：在模拟巷道内部利用砖块、水泥和黄泥砌密闭墙；
4）注浆及喷涂材料：利用待测试煤矿堵漏风材料对密闭墙进行注浆及喷涂；
5）检验材料密封效果：待密闭墙上待测试煤矿堵漏风材料凝固干燥后，开启第一阀门和真空泵，若真空表读数越接近-0.1Mpa，则说明待测试煤矿堵漏风材料的密闭效果越好，同时观察空气流量计是否有读数，若有，则说明待测试煤矿堵漏风材料的漏风，若漏风量大，则需要进行二次喷涂；
6）冲击条件下密封性能测试：保持真空泵处于开启状态，运行冲击加载装置，利用冲击加载装置的加载板对密闭墙施加周期性冲击，以模拟煤矿井下密闭墙受到的矿压，计算密闭墙承受冲击的次数，直至真空表读数归零时停止。
10.根据权利要求9所述的一种煤矿堵漏风材料性能测试装置的使用方法，其特征在于：步骤6）中利用冲击加载装置的加载板对密闭墙施加周期性冲击的周期为每隔0.5-1h加载一次。
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| CN110514551A (zh) * | 2019-08-02 | 2019-11-29 | 华北水利水电大学 | 一种易燃煤层防灭火喷涂材料性能测定系统及试验方法 |
| CN110514551B (zh) * | 2019-08-02 | 2022-03-25 | 安阳工学院 | 一种易燃煤层防灭火喷涂材料性能测定系统及试验方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109900549B (zh) | 2024-02-06 |
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