[發明專利]煤與瓦斯突出動力致災可視化物理模擬試驗方法

有效

• 申請號: 201710492092.3
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107389678B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 許江;彭守建;尹光志;周斌;張超林;王維忠;陳月霞;耿加波;劉曉瑞;王哲;王威;韓恩德
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 方洪

1.一種煤與瓦斯突出動力致災可視化物理模擬試驗方法，其特征在于包括以下步驟：

1)組裝巷道

1a)從前往后設置四個十字管接頭(1)，兩相鄰十字管接頭(1)之間通過縱向方形直管(2)連接，

最后面一個十字管接頭(1)的后端也連接有縱向方形直管(2)，最前面一個十字管接頭(1)的前端口連接前小后大的擴口接管(3)，從前往后第一、第三十字管接頭(1)的左側以及第二、第四十字管接頭(1)的右側各設置一個橫向方形直管(4)，該橫向方形直管(4)與對應的十字管接頭(1)連接，橫向方形直管(4)和縱向方形直管(2)上均設有觀察窗，在最后面一個縱向方形直管(2)的后端口連接防塵布袋，各十字管接頭(1)未使用的端口由擋板密封；

1b)連接巷道與突出模擬試驗臺：在突出模擬試驗臺的試驗箱體位置安裝爆破片法蘭盤，再連接法蘭盤與爆破片夾持器，并同時裝入試驗方案預定規格的爆破片兩片以及爆破信號傳感器，以完成分級泄爆裝置的安裝，使用氣管將爆破片夾持器與甲烷氣瓶相連接；將爆破片夾持器通過引導圓管(11)與巷道前端的擴口接管(3)連接；

2)安裝傳感器

2a)壓力與溫度傳感器：縱向方形直管(2)和橫向方形直管(4)上設置傳感器的方式相同，即，各方形直管的兩端均設有軸向測量斷面(A)，方形直管的中部設置側壓測量斷面(B)，所述軸向測量斷面(A)上設有三個壓力傳感器(5、6、7)、三個溫度傳感器(8)和兩個濃度傳感器(9)，其中，第一壓力傳感器(5)位于對應方形直管的中心線上，第二壓力傳感器(6)和第三壓力傳感器(7)位于以第一壓力傳感器(5)為圓心的不同的同心圓上，且第二壓力傳感器(6)和第三壓力傳感器(7)在第一壓力傳感器(5)的同一側，第二壓力傳感器(6)位于第一壓力傳感器(5)的斜上方，第三壓力傳感器(7)位于第一壓力傳感器(5)的斜下方，第一、第二、第三壓力傳感器(5、6、7)的旁邊均設有溫度傳感器(8)；側壓測量斷面(B)上設有三個按等腰三角形分布的側壓傳感器(10)，其中兩個側壓傳感器(10)位于方形直管兩邊側壁的腰線上，第三個側壓傳感器(10)位于方形直管的底壁，所述側壓傳感器(10)為壓力傳感器或溫度傳感器；上述壓力傳感器和溫度傳感器安裝后以后與高速數據采集儀連接；

2b)濃度傳感器：各方形直管側壁的上部和下部均裝有濃度傳感器(9)，濃度傳感器(9)和第二壓力傳感器(6)分居于第一壓力傳感器(5)的兩側，濃度傳感器(9)的出線端與高速數據采集系統連接；

2c)流量計：在引導圓管(11)上安裝流量計(12)，連接流量計(12)與高速數據采集系統；

2d)使用堵板或堵頭密封未安裝傳感器位置的巷道預留孔；

2e)傳感器安裝完成后，打開數據記錄軟件，檢查所有在用傳感器是否工作正常；

3)安裝攝像頭及高速攝像機

3a)攝像頭：在每個十字管接頭(1)的頂部安裝攝像頭，使攝像頭位于十字管接頭(1)內，調整攝像頭的拍攝方向，使其對準煤-瓦斯兩相流的來向；

3b)高速攝像機：連接爆破信號傳感器與高速攝像機(13)，使用攝像機支架將高速攝像機(13)架設于擴口接管(3)的旁邊，使高速攝像機(13)正對擴口接管(3)上開設的透視窗，并連接高速攝像機(13)與可視化電腦主機；

3c)打開攝像頭、高速攝像機以及巷道頂部兩側設置的燈帶的電源開關，檢查高速攝像機以及在用的攝像頭及燈帶是否正常工作；

3d)將預定的第一、第二、第三壓力傳感器(5、6、7)、溫度傳感器(8)和側壓傳感器(10)與DEWESoft硬件模塊相連接，并將其與可視化電腦主機連接；

4)型煤制作及試驗箱體密封

4a)型煤分4層成型，即先在試驗箱體底部相應位置鋪一層煤樣，同時在煤樣內埋入傳感器，然后加壓成型；然后依次進行第二層、第三層、第四層型煤成型；

4b)安裝試件箱蓋板并檢查密封效果；4c)連接試驗箱體傳感器和電腦；連接進氣管和真空泵及甲烷氣瓶；

5)突出孕育

5a)應力加載階段，開啟應力加載及高速數據采集系統，對試驗箱體三個方向施加預定水平應力；

5b)瓦斯吸附階段，首先啟動真空泵對煤樣進行抽真空，以排出空氣雜質，然后關閉真空泵，并打開甲烷氣瓶進行充氣，按照預定吸附平衡氣壓進行吸附；

6)突出啟動

6a)當試驗箱體內煤體吸附至預定狀態后，打開數據采集設備、攝像頭信號采集設備、DEWESoft硬件及它們的相應軟件；

6b)對分級泄爆裝置進行充氣，爆破片泄爆瞬間即關閉氣瓶，此時爆破信號傳感器將爆破信號傳輸至高速攝像機，并啟動高速攝像機進行錄像；同時各傳感器采集的信號傳輸至電腦儲存，DEWESoft硬件接收傳感器信號并利用高速攝像機采集的圖像進行處理，對巷道中兩相流各參數云圖的演化規律進行顯示；

6c)兩相流噴射停止后，保存相關數據，并繼續對數據進行監測，至瓦斯濃度以及粉塵濃度降低至預定值后，再次儲存相關數據，并關閉所有數據采集系統；

7)結束試驗

7a)突出結束后，通過觀察窗對巷道中煤粉的堆積狀態進行觀測，并拍照記錄；拆卸觀察窗，收集巷道以及防塵袋中煤樣，對所得煤樣篩分整理；

7b)清理完成巷道中煤樣后，拆卸巷道中堵板、傳感器、高速攝像機等裝置，分類整理后放回原處，以備下次試驗使用。