CN211980004U - 一种瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，包括：煤矿巷道模型，所述煤矿巷道模型两侧上端分别设有进风口和出风口；瓦斯抽采管道模型，通过支架固定设置于所述煤矿巷道模型中，所述瓦斯抽采管道模型一端与瓦斯气体供给装置连接，另一端与风机相连接，所述瓦斯抽取管道模型上设有泄漏点；甲烷浓度传感器，用于检测煤矿巷道模型中瓦斯浓度是否符合爆燃条件；高能点火器，所述高能点火器设置于所述煤矿巷道模型，用于在瓦斯浓度达到设定要求时，点燃瓦斯混合气体；传感器，所述传感器设置于所述斯抽取管道模型中，用于采集瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸情况下的各种参数。

Description

一种瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统

技术领域

本实用新型属于煤矿安全技术领域，尤其是涉及一种瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统。

背景技术

近年来，随着煤矿开采技术的迅速发展，煤矿生产更加高效，而且由于煤矿开采深度的增加和煤矿开采强度的提高，矿井瓦斯涌出量和煤与瓦斯突出危险性不断增加，我国煤矿安全形势依然非常严峻。预防矿井区域瓦斯突出的一项重要措施就是对含瓦斯煤层进行瓦斯抽采，该方法既可以实现对瓦斯灾害的治理，又可将抽出的瓦斯作为清洁能源加以利用。但是，由于瓦斯抽采管道不可避免易发生老化、腐蚀或外部遭受撞击等原因，煤矿瓦斯抽采管道泄漏的现象时有发生。当发生泄漏后，由于抽采管道内部的负压作用，外部空气将被吸进管道内，导致管道内瓦斯气体浓度降低。严重的瓦斯抽采管道泄漏发生后，会造成煤矿工作人员中毒、窒息等，当泄漏出的瓦斯在巷道中混合达到爆炸浓度极限范围内时，遇到火源会发生严重的燃烧爆炸事故，会对现场的各类设备、设施、人员产生强烈冲击，造成设备设施摧毁与人员受伤甚至死亡。

由于瓦斯泄漏产生的爆炸程度与瓦斯泄漏扩散和各种爆燃情况密切相关，因此，需要模拟各种不同的场景进行实验，以获取得到相应的各种爆炸参数，进而得到煤矿瓦斯抽采管道泄漏后瓦斯泄漏扩散动态变化规律以及瓦斯燃烧爆炸动态演化机理。为后续研究提供相应的数据支持。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，以实现模拟煤矿瓦斯抽采管道泄漏导致爆燃产生的各种环境参数的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，包括：

煤矿巷道模型，所述煤矿巷道模型为管状结构，所述煤矿巷道模型两侧分别设有密封法兰，所述煤矿巷道模型两侧上端分别设有进风口和出风口；

瓦斯抽采管道模型，所述瓦斯抽取管道模型为管状结构，所述瓦斯抽取管道模型通过支架固定设置于所述煤矿巷道模型中，所述瓦斯抽采管道模型一端与瓦斯气体供给装置连接，另一端与风机相连接，所述瓦斯抽取管道模型上设有泄漏点；

甲烷浓度传感器，用于检测煤矿巷道模型中瓦斯浓度是否符合爆燃条件；

高能点火器，所述高能点火器设置于所述煤矿巷道模型，用于在瓦斯浓度达到设定要求时，点燃瓦斯混合气体；

传感器，所述传感器设置于所述斯抽取管道模型中，用于采集瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸情况下的各种参数。

进一步的，所述进风口与通风系统的进风管路连接，所述出风口与所述通风系统的出风管路连接。

进一步的，所述进风口设有进风阀门，所述出风口设有出风阀门，所述进风阀门和所述出风阀门用于在瓦斯浓度达到设定要求时封闭进风口和出风口。

进一步的，所述系统还包括：调节阀门，所述调节阀门分别与瓦斯气体供给装置和瓦斯抽采管道模型相连接。

进一步的，所述系统还包括：气体流量调节阀，所述气体流量调节阀与所述泄漏点连接，用于对泄漏的瓦斯流量进行调节。

进一步的，所述煤矿巷道模型上设有泄压孔，用于在点燃前对过高压力的混合气体进行释放，以使得所述煤矿巷道模型的压力满足爆炸试验要求。

进一步的，所述传感器包括：环境参数传感器和爆炸参数传感器，所述环境参数传感器包括：压力传感器，所述爆炸参数传感器包括：风速传感器和火焰传感器。

进一步的，所述系统还包括：同步控制器，所述同步控制器分别与调节阀门、进风阀门、出风阀门和风机电连接，用于同步关闭节阀门、进风阀门、出风阀门和风机。

进一步的，所述煤矿巷道模型上设有至少两个泄压孔，所述至少两个泄压孔分列于所述煤矿巷道模型的不同位置。

更进一步的，所述高能点火器包括点火器、点火枪和点火电缆，所述点火枪的枪头设置于所述泄压孔中。

本实用新型实施例提供的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，通过设定两端采用密封法兰封闭的管状结构，并在两侧上端设有出风口和入风口，用于模拟煤矿巷道，并在煤矿巷道模型中增设支架用于固定设置瓦斯抽取管道模型，并在瓦斯抽采管道模型一端与瓦斯气体供给装置连接，另一端与风机相连接，并在瓦斯抽取管道模型上设有泄漏点，用于模拟瓦斯抽取管道在煤矿巷道中泄漏的情况，并设有高能点火器和各种传感器，用于在检测到符合爆炸情况下，模拟瓦斯泄漏爆炸情况，并记录爆炸过程中的各种参数，便于调整不同泄漏率、不同通风条件、不同点火强度等工况下的煤矿瓦斯抽采管道瓦斯泄漏扩散及燃烧爆炸模拟产生的各种参数，便于后期对煤矿瓦斯抽采管道泄漏后瓦斯泄漏扩散动态变化规律以及瓦斯燃烧爆炸动态演化机理的研究。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统的侧视图；

图3为本实用新型实施例所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统中高能点火器的结构示意图。

附图标记说明：

1-煤矿巷道模型；2-瓦斯抽采管道模型；3-第一密封法兰；4-第二密封法兰；5-进风口；6-出风口；7-泄漏口；8-瓦斯气体供给装置；9-调节阀门；10-气体流量计；11-支架；12-风机；13-瓦斯尾气处理装置；14-同步控制器；15-甲烷浓度传感器；16-压力传感器；17-风速传感器；18-火焰传感器；19-泄压孔；20-点火器；21-点火枪；22-点火电缆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图1为本实用新型实施例所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统的结构示意图；图2为本实用新型实施例所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统的侧视图。参考图1和图2，所述瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，包括：

煤矿巷道模型，所述煤矿巷道模型为管状结构，所述煤矿巷道模型两侧分别设有密封法兰，所述煤矿巷道模型两侧上端分别设有进风口和出风口；

瓦斯抽采管道模型，所述瓦斯抽取管道模型为管状结构，所述瓦斯抽取管道模型通过支架固定设置于所述煤矿巷道模型中，所述瓦斯抽采管道模型一端与瓦斯气体供给装置连接，另一端与风机相连接，所述瓦斯抽取管道模型上设有泄漏点；甲烷浓度传感器，用于检测煤矿巷道模型中瓦斯浓度是否符合爆燃条件；高能点火器，所述高能点火器设置于所述煤矿巷道模型，用于在瓦斯浓度达到设定要求时，点燃瓦斯混合气体；传感器，所述传感器设置于所述斯抽取管道模型中，用于瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸情况下的各种参数。

在本实施例中，可以利用管道模拟不同的煤矿巷道模型。示例性的，可以利用圆管或者矩形管来模拟真实的煤矿巷道。并且，可以根据实际情况选取对应比例的管道做为瓦斯抽取管道模型，以尽可能模仿煤矿巷道和瓦斯抽取管道模型的对应关系。瓦斯抽采管道由管道支柱支撑。以模拟瓦斯抽取管道在煤矿巷道的位置和占比。

相应的，所述煤矿巷道模型两侧分别设有密封法兰。并分别设有进风口和出风口，以尽可能模拟煤矿巷道的真实通风情况。

所述瓦斯抽取管道模型一端与瓦斯气体供给装置连接，另一端与风机相连接；用于模拟实际运行过程中，瓦斯抽取的真实情况。

相应的，所述系统还包括：调节阀门，所述调节阀门分别与瓦斯气体供给装置和瓦斯抽采管道模型相连接。利用调节阀门可以实现模拟煤矿巷道不同瓦斯浓度。

在本实施例中，虽然可通过调节阀门对瓦斯浓度进行调节，但只能调节瓦斯抽取管道模型中的瓦斯浓度，而对瓦斯泄漏浓度模拟精度稍差，因此，在本实施例中，所述系统还包括：气体流量调节阀，所述气体流量调节阀与所述泄漏点连接，用于对泄漏的瓦斯流量进行调节。可选的，所述气体流量调节阀为针型阀，所述针型阀包括：针型阀门、入口、出口和弯折段，所述入口和出口通过弯折段相连接，所述针型阀门的阀瓣活动设置于所述弯折段中。

针型阀是一种可以精确调整的阀门。针型阀形比其他类型的阀门能够耐受更大的压力,密封性能好,所以一般用于较小流量,较高压力的气体或者液体介质的密封。可以针对不同的泄漏强度进行模拟。

相应的，在煤矿巷道模型中还设有甲烷浓度传感器，用于检测煤矿巷道模型中瓦斯浓度是否符合爆燃条件。在进行爆燃试验时，要求煤矿巷道模型中的瓦斯浓度达到一定水平才能实现爆燃，因此，需要利用甲烷浓度传感器对瓦斯浓度进行实时监测。可选的，可以在煤矿巷道模型中设置多个甲烷浓度传感器。以确定各个部位的瓦斯浓度是否符合爆燃标准。

在瓦斯浓度符合要求时，可以利用高能点火器对泄漏后的瓦斯混合气体进行引爆。所述高能打火器设置于所述煤矿巷道模型，用于在瓦斯浓度达到设定要求时，点燃瓦斯混合气体。图3为本实用新型实施例所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统中高能点火器的结构示意图，参见图3，所述高能打火器述高能点火装置包括点火器、点火枪和点火电缆。能在一瞬间提供足够的能量点燃燃料并能稳定火焰。其原理通过低压电进行变压为高压电，通过短时瞬时放大产生火花进行引燃。

相应的，所述系统还包括：传感器，所述传感器设置于所述斯抽取管道模型中，用于采集瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸情况下的各种参数。可选的，所述传感器包括：环境参数传感器和爆炸参数传感器，所述环境参数传感器包括：压力传感器，所述爆炸参数传感器包括：风速传感器和火焰传感器。实现对瓦斯泄漏扩散及燃烧爆炸实验的实时数据监测，可选的，可以在煤矿巷道模型中均匀排布传感器，以获取多个位置的不同的环境参数。

在本实施例中，所述煤矿巷道模型上设有泄压孔，用于在点燃前对过高压力的混合气体进行释放，以使得所述煤矿巷道模型的压力满足爆炸试验要求。避免由于煤矿巷道模型中混合气体压力大于实际煤矿巷道内的压力。更加贴近于煤矿巷道的实际情况。

可选的，所述煤矿巷道模型上设有至少两个泄压孔，所述至少两个泄压孔分列于所述煤矿巷道模型的不同位置。以实现对煤矿巷道模型的快速泄压。在本实施例中，所述煤矿巷道模型可以由多段管状结构组成，并形成各种角度连接。以更贴近于实际煤矿巷道实际情况。在该种情况下，采用一个泄压孔，由于管道弯折，空气流动较慢，不仅泄压速度慢，影响实验，同时还容易导致各部分压力不一致。因此，采用多个泄压孔不仅能够快速泄压，同时还可使煤矿巷道模型各处压力均匀。并且将不使用的泄压孔采用堵塞等方式进行封闭，

相应的，所述高能点火器可以将所述点火枪的枪头设置于所述泄压孔中。以减少爆炸对高能点火器其它部件的损害。

本实施例提供的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，还包括：同步控制器，所述同步控制器分别与调节阀门、进风阀门、出风阀门和风机电连接，用于同步关闭节阀门、进风阀门、出风阀门和风机。以保证点燃时煤矿巷道模型内部能够满足燃爆的要求。

本实用新型实施例提供的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，通过设定两端采用密封法兰封闭的管状结构，并在两侧上端设有出风口和入风口，用于模拟煤矿巷道，并在煤矿巷道模型中增设支架用于固定设置瓦斯抽取管道模型，并在瓦斯抽采管道模型一端与瓦斯气体供给装置连接，另一端与风机相连接，并在瓦斯抽取管道模型上设有泄漏点，用于模拟瓦斯抽取管道在煤矿巷道中泄漏的情况，并设有高能点火器和各种传感器，用于在检测到符合爆炸情况下，模拟瓦斯泄漏爆炸情况，并记录爆炸过程中的各种参数，便于调整不同泄漏率、不同通风条件、不同点火强度等工况下的煤矿瓦斯抽采管道瓦斯泄漏扩散及燃烧爆炸模拟产生的各种参数，便于后期对煤矿瓦斯抽采管道泄漏后瓦斯泄漏扩散动态变化规律以及瓦斯燃烧爆炸动态演化机理的研究。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，其特征在于，所述瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，包括：

煤矿巷道模型，所述煤矿巷道模型为管状结构，所述煤矿巷道模型两侧分别设有密封法兰，所述煤矿巷道模型两侧上端分别设有进风口和出风口；

瓦斯抽采管道模型，所述瓦斯抽取管道模型为管状结构，所述瓦斯抽取管道模型通过支架固定设置于所述煤矿巷道模型中，所述瓦斯抽采管道模型一端与瓦斯气体供给装置连接，另一端与风机相连接，所述瓦斯抽取管道模型上设有泄漏点；

甲烷浓度传感器，用于检测煤矿巷道模型中瓦斯浓度是否符合爆燃条件；

高能点火器，所述高能点火器设置于所述煤矿巷道模型，用于在瓦斯浓度达到设定要求时，点燃瓦斯混合气体；

传感器，所述传感器设置于所述斯抽取管道模型中，用于采集瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸情况下的各种参数。

2.根据权利要求1所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，其特征在于，所述进风口与通风系统的进风管路连接，所述出风口与所述通风系统的出风管路连接。

3.根据权利要求2所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，其特征在于，所述进风口设有进风阀门，所述出风口设有出风阀门，所述进风阀门和所述出风阀门用于在瓦斯浓度达到设定要求时封闭进风口和出风口。

4.根据权利要求1所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，其特征在于，所述系统还包括：调节阀门，所述调节阀门分别与瓦斯气体供给装置和瓦斯抽采管道模型相连接。

5.根据权利要求1所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，其特征在于，所述系统还包括：气体流量调节阀，所述气体流量调节阀与所述泄漏点连接，用于对泄漏的瓦斯流量进行调节。

6.根据权利要求1所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，其特征在于，所述煤矿巷道模型上设有泄压孔，用于在点燃前对过高压力的混合气体进行释放，以使得所述煤矿巷道模型的压力满足爆炸试验要求。

7.根据权利要求1所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，其特征在于，所述传感器包括：环境参数传感器和爆炸参数传感器，所述环境参数传感器包括：压力传感器，所述爆炸参数传感器包括：风速传感器和火焰传感器。

8.根据权利要求4所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，其特征在于，所述系统还包括：同步控制器，所述同步控制器分别与调节阀门、进风阀门、出风阀门和风机电连接，用于同步关闭节阀门、进风阀门、出风阀门和风机。

9.根据权利要求6所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，其特征在于，所述煤矿巷道模型上设有至少两个泄压孔，所述至少两个泄压孔分列于所述煤矿巷道模型的不同位置。

10.根据权利要求9所述的瓦斯抽采管道瓦斯泄漏爆炸模拟系统，其特征在于，所述高能点火器包括点火器、点火枪和点火电缆，所述点火枪的枪头设置于所述泄压孔中。

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