[發明專利]瓦斯動力災害對礦井通風網絡影響試驗系統及方法

有效

• 申請號: 201410101400.1
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103837363A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 李重情;劉澤功;劉健;楊應迪
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及煤礦瓦斯抽采利用領域，尤其是涉及一種瓦斯動力災害對礦井通風網絡影響試驗系統及方法。

背景技術

隨著煤炭行業的結構化調整，煤炭生產邁向高效集約化，開采深度也在每年不斷增加，瓦斯爆炸、瓦斯突出、瓦斯傾出、瓦斯壓出等瓦斯動力災害也呈現出許多新的特點，是煤炭行業發展的熱點和難點問題，是制約煤礦安全高效生產的關鍵。據統計，在煤礦重特大事故中，瓦斯動力災害事故發生次數約占64%，死亡人數約占71%；其中，瓦斯爆炸事故的次數又約占瓦斯動力災害事故的92%，死亡人數約占94%。瓦斯動力災害會破壞煤礦生產系統，造成大量人員傷亡，如2005年2月14日遼寧省阜新礦業（集團）孫家灣煤礦發生的一起瓦斯爆炸事故，造成214人死亡，30人受傷，直接經濟損失4968.9萬元，其中瓦斯爆炸直接引起的死亡人數只有30%，更多的是由于瓦斯爆炸后的沖擊作用以及沖擊引起通風網絡破壞導致的傷亡。可見，研究以瓦斯爆炸為主的瓦斯動力災害對礦井通風網絡的影響對有效防治煤礦事故和事故后有效救援具有重要意義。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提一種供瓦斯動力災害對礦井通風網絡影響試驗系統及方法，以掌握瓦斯動力災害對礦井通風網絡的影響，為防治煤礦事故和事故后有救援提供支持。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

瓦斯動力災害對礦井通風網絡影響試驗系統及方法，其系統由充氣模塊、動力作用模塊、模擬管網模塊和計量模塊組成，充氣模塊包括瓦斯氣瓶、空氣瓶、減壓閥、電磁閥、流量計、真空泵、空壓機及閥門；動力作用模塊包括爆炸容器、壓力表、點火探針、點火器及膜片；模擬管網模塊包括模擬管道、連接管道、法蘭盤、螺栓螺母、薄片及橡皮筋；計量模塊包括壓力傳感器、數據采集儀及計算機；所述瓦斯氣瓶、空氣瓶分別通過減壓閥、電磁閥、流量計連接于爆炸容器，在連接處設置閥門a；所述真空泵、空壓機通過閥門b與爆炸容器連接；所述爆炸容器還設置壓力表、點火探針和一個出口，其中點火探針與點火器連接，出口通過法蘭盤、螺栓螺母與模擬管道連接，并在爆炸容器的出口與模擬管道之間設置膜片；所述模擬管道與連接管道通過法蘭盤和螺栓螺母組合形成模擬管網，在管網的末端出口處設置薄片，橡皮筋將薄片系在模擬巷道上；所述壓力傳感器設置在各節模擬巷道中間；所述風機設置在其中一個模擬巷道的出口處。

進一步，所述瓦斯氣瓶和空氣瓶為高壓氣瓶，要固定放置，防止發生傾倒。

進一步，所述真空泵和空壓機共用一條氣路，在模擬瓦斯爆炸動力災害時采用真空泵與爆炸容器相連，在模擬瓦斯突出、瓦斯傾出和瓦斯壓出動力災害時采用空壓機與爆炸容器相連等。

進一步，所述爆炸容器為圓柱形鐵桶；所述模擬管道和連接管道為鐵管，均根據試驗情況確定個數，其中不同直徑的模擬管道通過連接管道實現對接，連接管道的彎角有30°、45°、60°、90°、120°五種。

進一步，所述法蘭盤通過螺栓螺母進行緊固，在膜片處的兩個法蘭盤之間加兩個O型墊圈，其他各連接處的兩個法蘭盤之間加一個O型墊圈，以確保氣密性；所述膜片為塑料片，厚度根據模擬的瓦斯動力災害初始弱面特性設置。

進一步，所述薄片為紙片或薄塑料布，用橡皮筋系在管網末端的模擬管道出口處，起替代遠處管道阻力的作用；對于有風機的模擬管網，有一個模擬管道出口為空，用于進風。

進一步，所述風機為抽出式風機，在模擬同向風流管網、不同風流管網時采用。

其試驗方法有兩種，1）在模擬瓦斯爆炸動力災害時：

①將模擬管網搭設好，檢查所有法蘭盤與螺栓螺母是否緊固、膜片是否緊固在兩個O型墊圈之間，用橡皮筋將薄片系在管網末端的各模擬管道出口處；

②檢查所有模擬管道上的壓力傳感器是否完好和安裝緊固，并對壓力傳感器進行編號，按編號順序依次連接在數據采集儀上，并將數據采集儀與計算機連接；

③保持閥門a關閉狀態，打開閥門b，將真空泵連接于氣路，開啟真空泵對爆炸容器抽真空，之后關閉閥門b；

④打開閥門a，再先后打開瓦斯氣瓶和空氣瓶、減壓閥a和b、電磁閥a和b、流量計a和b，調節瓦斯與空氣進入爆炸容器的瓦斯濃度，之后關閉閥門a；

⑤打開計算機和數據采集儀，對于有風機的模擬管網則開啟風機，將點火探針與點火器連接，點火器對點火探針點火，爆炸沖擊波沖破膜片在管網中進行傳遞，各壓力傳感器測得的壓力被數據采集儀記錄；

⑥通過對各壓力傳感器所測數據進行分析和處理，找到瓦斯爆炸對模擬管網的動力作用特性，進而得到瓦斯爆炸動力災害對礦井通風網絡的影響；