[發明專利]一種煤塵爆炸特性試驗系統及方法

有效

• 申請號: 201310548778.1
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103604833A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 李重情;劉澤功;任克斌;劉健;蔡峰;楊應迪;張樹川;張文清;李堯斌
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N25/54
• 分類號: G01N25/54;G01N21/84
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及物質特性試驗研究領域，尤其是涉及一種煤塵爆炸特性試驗系統及方法。

背景技術

煤塵是指粒徑在1mm以下的粉末狀煤，煤塵爆炸是指在高溫或一定點火能的作用下煤塵與空氣中的氧氣發生劇烈氧化反應的過程，是煤礦五大自然災害之一。在我國歷史上，最嚴重的一次煤塵爆炸于1942年發生在本溪煤礦，當時死亡人數達到1549人。然而，并非所有煤塵都具有爆炸危險性，所以《煤礦安全規程》中規定：新礦井的地質精查報告中，必須有所有煤層的煤塵爆炸性鑒定資料；生產礦井每延深一個新水平，應進行1次煤塵爆炸性試驗工作。況且，即使具有爆炸危險性的煤塵，其在不同條件下爆炸破壞效應也相差甚遠。因此，為了對具有不同爆炸特性的煤塵采取針對性的防治措施，必須掌握煤礦開采過程中產生的煤塵是否具有爆炸性，以及具有爆炸性煤塵的爆炸規律。

很多學者和技術人員在這方面做了探索，如王杰等發明的煤塵爆炸性數字化測定系統（申請號：CN200920127057.2）和數字化煤塵爆炸瞬間火焰長度測定系統及爆炸性測定方法（申請號：CN200910103631.5），但其不足在于該發明只能用于煤塵爆炸性判定，且其除塵系統設置比較浪費；郭三明等發明的一種直管式煤塵爆炸性試驗裝置（申請號：200920088900.0）和一種轉輪式煤塵爆炸性試驗裝置（申請號：CN200910064364.5），其不足在于該發明只能用作煤塵爆炸性演示試驗。所以，有必要發明一種既能判定煤塵是否具有爆炸性，又能深入研究其爆炸規律的試驗系統。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種煤塵爆炸特性試驗系統及方法，通過本發明既能判定煤塵是否具有爆炸性及其爆炸性強弱，又能得到煤塵爆炸過程中各參數的演變規律。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種煤塵爆炸特性試驗系統，該系統由高壓氣瓶、減壓閥、電磁閥、流量計、三通、漏斗、閥門、導管、煤塵腔、真空泵、模擬巷道、試驗架、電熱絲、電加熱器、防爆安全閥、點火探針、點火器、標尺、支撐桿、壓力傳感器、溫度傳感器、數據采集儀、高速攝像儀、三角支架、計算機、連接管、連接線、數據線、U型鐵絲桿、橡膠圈、海綿套等組成。其中，高壓氣瓶通過連接管與減壓閥、電磁閥和流量計連接，然后接入三通，三通的另兩個接口分別通過連接管與導管和另兩個三通相繼連接，它們分別通過連接管與漏斗、真空泵和模擬巷道相連接；所述導管的出口外接煤塵腔；所述模擬巷道固定在試驗架上，其上布置了電熱絲、防爆安全閥、點火探針、壓力傳感器和溫度傳感器，其中電熱絲通過連接線與電加熱器相連，點火探針通過連接線與點火器相連，壓力傳感器和溫度傳感器通過連接線分別與數據采集儀相連；所述點火器的另一端通過連接線與數據采集儀相連，同時數據采集儀另有一路通過連接線與高速攝像儀相連；所述標尺通過固定在模擬巷道上的支撐桿固定；所述高速攝像儀放置在三角支架上，通過數據線連接于計算機；所述U型鐵絲桿固定在橡膠圈上，并在橡膠圈外側嵌套一個海綿套。

進一步，所述高壓氣瓶要固定放置，氣體壓力不低于3MPa；所述漏斗用來盛裝預制好的煤粉，煤粉要在200目以上，要經過電熱鼓風干燥箱干燥，并用電子天平稱量，以確定模擬巷道中的煤塵濃度；所述導管的出口含有內螺紋，煤塵腔為圓柱形，且一端含有外螺紋，如此可以將預制好的煤粉放在煤塵腔中，并旋緊連接于導管，其盛裝預制煤粉量不小于1g，且在煤塵腔固定于導管后，其部分要伸入模擬巷道。

進一步，所述模擬巷道為透明高強度鋼化玻璃制成的圓柱筒形腔體，兩端可拆卸，通過螺栓、墊片、螺母和密封圈來固定圓柱筒體和兩端面的透明高強度鋼化玻璃；所述電熱絲安裝于模擬巷道的一側，靠近煤塵腔，且電熱絲包裹一個熱電偶溫度計，用以測量電熱絲通過電加熱器加熱后的溫度，在判定煤塵爆炸性時控制溫度在1100℃左右；所述防爆安全閥安裝于模擬巷道的中部附近，以防止煤塵爆炸產生的壓力超過鋼化玻璃強度而毀損模擬巷道；所述點火探針安裝于模擬巷道的中部，且針尖位于巷道斷面的中心位置，這樣可使模擬巷道內爆炸應力波等條件傳播，便于測量和分析。