[發(fā)明專利]一種煤與瓦斯突出的檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710334719.2
• 申請(qǐng)日: 2017-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107153062B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐樂(lè)華;李宣良;姜海納;馮國(guó)瑞;胡勝勇;崔家慶;宋誠(chéng);楊秀芬;初陽(yáng);成雅彤;賀賀;郭子鳳;侯筱辰;陳珂洋;陳鵬;陳昱君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/84
• 分類號(hào): G01N21/84
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發(fā)明公開(kāi)一種煤與瓦斯突出的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，檢測(cè)裝置包括高速攝像機(jī)、信息采集裝置以及試樣罐；試樣罐置于恒溫水浴中，試樣罐用于裝載具有瓦斯吸附性的煤樣或不具有瓦斯吸附性的巖樣樣品，試樣罐分別連接溫度控制裝置、壓力控制閥和高精度壓力表，所述溫度控制裝置由溫度控制器和控制開(kāi)關(guān)組成；試樣罐的一端固定連接圓錐形筒，圓錐形筒上帶有刻度，高速攝像機(jī)設(shè)置在圓錐形筒的開(kāi)口處正對(duì)面，高速攝像機(jī)與信息采集裝置連接；圓錐形筒管內(nèi)部設(shè)有應(yīng)變片瞬時(shí)測(cè)力器。檢測(cè)方法采用高速成像系統(tǒng)，全面準(zhǔn)確記錄、分析熒光染料處理過(guò)的煤與瓦斯突出發(fā)展過(guò)程中的運(yùn)移情況、影響規(guī)律及影響機(jī)制，更精確可靠地提取突出薄弱點(diǎn)及突出時(shí)的運(yùn)移特性信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤與瓦斯突出的檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法，具體涉及一種基于高速攝像機(jī)采集信息的煤與瓦斯突出裝置和方法。屬于預(yù)測(cè)煤與瓦斯的突出危險(xiǎn)性領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，煤與瓦斯突出是造成礦井災(zāi)害的主要因素之一，煤與瓦斯突出機(jī)理是我國(guó)高瓦斯礦井安全生產(chǎn)亟待突破的科學(xué)問(wèn)題，是國(guó)家能源安全的重要戰(zhàn)略需求和突破方向。因此研究煤與瓦斯突出機(jī)理（煤與瓦斯的運(yùn)移）能夠從根本上了解其原因而從更深刻的角度解決問(wèn)題。

瓦斯是由煤化作用形成的賦存于煤層中以甲烷為主的混合氣體，煤與瓦斯突出是指煤礦生產(chǎn)過(guò)程中從煤層、巖層及采空區(qū)放出的各種有害氣體在工作面上富集并涌出從而引發(fā)瓦斯爆炸的煤礦災(zāi)害。

煤與瓦斯突出發(fā)生的機(jī)理與形式是復(fù)雜的，隨著煤礦開(kāi)采深度的增加，以及開(kāi)采條件日益復(fù)雜化，煤與瓦斯突出的發(fā)生也更加難預(yù)測(cè)，現(xiàn)行大都是對(duì)煤與瓦斯突出的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的研究，但是其預(yù)測(cè)結(jié)果并不能完全代表整個(gè)預(yù)測(cè)范圍內(nèi)煤的突出危險(xiǎn)性，含煤瓦斯體在生產(chǎn)過(guò)程中是不穩(wěn)定的，在預(yù)測(cè)時(shí)取得的結(jié)果只是靜態(tài)的，并不能完全代表煤體穩(wěn)定前整個(gè)時(shí)期的突出危險(xiǎn)性。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)煤與瓦斯突出的機(jī)理研究已取得一些成果，但是絕大部分成果是現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)資料及實(shí)驗(yàn)室研究提出的假說(shuō)。。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可記錄、分析煤與瓦斯突出發(fā)展過(guò)程中的運(yùn)移情況、影響規(guī)律及影響機(jī)制的煤與瓦斯突出的檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法，利用高速成像對(duì)煤與瓦斯突出發(fā)展過(guò)程進(jìn)行定性、定量的描述。

本發(fā)明提供了一種煤與瓦斯突出的檢測(cè)裝置，包括高速攝像機(jī)、信息采集裝置以及試樣罐；

所述試樣罐置于恒溫水浴中，所述試樣罐可用于裝載具有瓦斯吸附性的煤樣或不具有瓦斯吸附性的巖樣樣品，試樣罐分別連接溫度控制裝置、壓力控制閥和高精度壓力表，所述溫度控制裝置由溫度控制器和控制開(kāi)關(guān)組成；試樣罐上還裝有管路控制閥門；

試樣罐的一端固定連接圓錐形筒，圓錐形筒上帶有刻度，高速攝像機(jī)設(shè)置在圓錐形筒的開(kāi)口處正對(duì)面，高速攝像機(jī)與信息采集裝置連接，通過(guò)高速攝像機(jī)成像運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理，即可計(jì)算出瓦斯各時(shí)刻突出的體積及突出的狀態(tài)；所述帶有刻度的圓錐形筒管內(nèi)部設(shè)有應(yīng)變片瞬時(shí)測(cè)力器；應(yīng)變片瞬時(shí)測(cè)力器能測(cè)定出煤碰撞應(yīng)變片瞬間的力值，結(jié)合高速攝像機(jī)采集的碰撞角度分析計(jì)算噴出瞬間的力值。

所述的帶有刻度的圓錐形筒，與試樣罐連接，筒管的一端較細(xì)，而另外一端直徑較大的，充分地還原了在真實(shí)的煤巖開(kāi)采過(guò)程中遇到的煤與瓦斯突出與釋放的過(guò)程，減少了在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)真實(shí)性、有效性的其他影響因素。

上述裝置中，所述裝巖樣樣品試樣罐中的巖樣具有與裝煤試樣罐中的煤樣樣品相同的密度、粒徑大小，但無(wú)吸附性，以巖樣樣品作對(duì)比進(jìn)行煤與瓦斯突出模擬實(shí)驗(yàn)，排除其他因素的干擾，使實(shí)驗(yàn)的結(jié)論更有說(shuō)服力。

上述裝置中，所述的高精度壓力表，采用精確度為小數(shù)點(diǎn)后三位的數(shù)字壓力表，盡可能減少誤差的影響，以便準(zhǔn)確記錄試樣罐中的壓力。

上述裝置中，所述的壓力控制閥，能對(duì)閥門進(jìn)行壓力設(shè)置，使其達(dá)到壓力的預(yù)定設(shè)置值時(shí)，控制閥門自動(dòng)開(kāi)啟，使煤樣中的瓦斯從其薄弱點(diǎn)突出。