[發明專利]用于煤與瓦斯突出動力效應模擬實驗的動力系統

有效

• 申請號: 201410260519.3
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN103995093A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 胡千庭;文光才;孫東玲;苗法田;王波;楊慧明;劉延保;張淑同;戴林超;于海云
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22;G09B25/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 謝殿武

技術領域

本發明涉及一種礦山災害模擬實驗系統，特別涉及一種用于煤與瓦斯突出動力效應模擬實驗的動力系統。

背景技術

煤與瓦斯突出是我國煤炭開采中最為嚴重的災害之一。突出發生時產生的動力效應能夠摧毀生產系統，造成人員傷亡，且易引發煤塵和瓦斯爆炸等重大事故。因此，要最大限度地降低災害的破壞作用，就必須對煤與瓦斯突出的致災機理進行研究，探索有效的災害控制方法和措施。煤與瓦斯突出的整體過程可以看作是兩個不同階段，其中一個階段是突出煤體的破碎過程，其主要表現特征是煤體在地應力、瓦斯壓力以及采掘活動的共同作用下產生破壞并與煤壁剝離，煤體中的吸附瓦斯不斷解吸，游離瓦斯釋放，在突出孔洞內部形成煤－瓦斯兩相流；另一個階段是煤體破碎后的拋出過程，即動力效應階段，也即上一階段形成的煤－瓦斯兩相流噴出突出孔洞并在巷道中分選堆積的過程，該階段在不考慮頂板垮落的情況下，地應力起次要作用，而瓦斯氣體的推動起支配作用。

由于煤與瓦斯突出的復雜性以及研究方法和手段的限制，國內外對煤與瓦斯突出后的致災理論研究較少。突出動力災害實驗室模擬和現場實際觀測都存在著無法克服的困難。雖然目前國內外已經開展了大量的煤與瓦斯突出實驗，并取得了許多突破性的進展，但研究成果大多集中在吸附解吸規律、煤體破壞規律、地應力作用、型煤參數等方面，很多問題如煤與瓦斯突出過程中的流體運動參數及流動狀態、沖擊波形成機理及對主要通風設施的沖擊破壞作用、破壞效果、致災條件及預警防護等方面的研究比較少，其主要原因有：第一，由于固氣兩相流問題的復雜性，目前仍沒有非常成熟的理論成果來解釋兩相流的運動規律；第二，現有的煤與瓦斯突出實驗室突出模型很難達到現場實際條件的要求，動力效應實驗效果不明顯；第三，突出現場產生動力破壞和沖擊的有關描述不夠詳細，且由于煤礦安全法規和安全設備限制，突出現場圖片和視頻資料很少，不利于問題的研究。以上這些原因導致突出致災研究方面相對滯后，人們無法從根本上闡述突出所帶來的危害，更無法直接應用理論分析得出的結論來指導實踐。

因此，有必要開發一種專門用于煤與瓦斯突出動力效應模擬實驗的實驗裝置，以通過實驗室實驗了解煤與瓦斯突出的致災及控制條件，通過動力效應實驗研究更清楚地認識煤與瓦斯突出致災機理及發生、發展規律，有效控制煤與瓦斯突出災害，而該裝置中最為關鍵的部分即其動力系統。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種用于煤與瓦斯突出動力效應模擬實驗的動力系統，以通過實驗室實驗了解煤與瓦斯突出的致災及控制條件，通過動力效應實驗研究更清楚地認識煤與瓦斯突出致災機理及發生、發展規律，有效控制煤與瓦斯突出災害。

本發明的用于煤與瓦斯突出動力效應模擬實驗的動力系統，包括用于充裝模擬實驗材料的壓力容器，所述壓力容器固定在地面且開有容器開口，所述壓力容器上設有容器充氣孔及可開閉的進煤口，還包括連接所述容器開口與實驗巷道的出口裝置，所述出口裝置內設有用于密封和受壓時打開所述容器開口的泄爆機構。

進一步，所述泄爆機構包括至少一個爆破片。

進一步，所述爆破片的數量為兩個，所述出口裝置位于兩個所述爆破片之間的部位形成隔離室并且設有連通所述隔離室的隔離室充氣孔。

進一步，所述出口裝置包括加厚接管及變徑接管，所述加厚接管的一端與所述容器開口連接、另一端與所述變徑接管的粗管部通過第一法蘭進行連接，所述變徑接管的細管部與所述實驗巷道通過第二法蘭進行連接，兩個所述爆破片分別夾持在所述第一法蘭的法蘭盤和第二法蘭的法蘭盤之間，所述隔離室充氣孔設置在所述變徑接管上。

進一步，所述壓力容器為底部設有鞍式支座的臥式壓力容器，還包括通過地腳螺栓固定在地面且與所述鞍式支座固定連接的底座，所述底座為層狀結構并且各層之間的相對距離可調節，使得所述壓力容器與地面間的相對高度可調節。

進一步，所述底座包括上平臺和下平臺，所述上平臺和下平臺之間設有用于調節相對距離的調節螺桿。

進一步，所述壓力容器、加厚接管及變徑接管上均設有用于安裝傳感器的傳感器孔。

本發明的有益效果：本發明的用于煤與瓦斯突出動力效應模擬實驗的動力系統，從進煤口向壓力容器加入煤體顆粒，從容器充氣孔充入瓦斯氣體，當壓力達到泄爆機構的爆破點時容器開口瞬間打開，此時壓力容器與實驗巷道連通，煤體破碎并拋出，動力效應模擬實驗得以開始；本發明結構簡單、使用方便，有利于更清楚地認識煤與瓦斯突出致災機理及發生、發展規律，有效控制煤與瓦斯突出災害。

附圖說明