[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

本發明公開了一種煤與瓦斯突出動力致災可視化物理模擬試驗方法，步驟為：1)組裝巷道；2)安裝傳感器；3)安裝攝像頭及高速攝像機；4)型煤制作及試驗箱體密封；5)突出孕育；6)突出啟動；7)結束試驗。本發明通過高清攝像頭和高速攝像機可直接觀察煤與瓦斯突出發生后煤?瓦斯兩相流在巷道內的運移情況，并且可通過安裝在巷道內不同位置的傳感器采集不同信號并同步處理，實現煤與瓦斯突出的可視化，該試驗方法能最大程度還原現場工況并且具有巷道形式多變、采集信號豐富(視頻信號、氣壓信號、溫度信號、濃度信號、流量信號等)、操作安全等優點，為研究煤?瓦斯兩相流傳播規律及煤與瓦斯突出致災機理提供可靠手段。

技術領域

本發明涉及一種煤與瓦斯突出動力致災可視化物理模擬試驗方法。

背景技術

煤與瓦斯突出是地下煤礦開采中一種極其復雜的動力災害現象，它能在很短的時間內，使煤巖體向巷道或采場涌出大量的碎煤和瓦斯，同時伴隨一定的動力效應，如推倒礦車，毀壞巷道或巷道中的設備，涌出的碎煤可以充填巷道長達數百米，更為嚴重的是可能會引發瓦斯爆炸與礦井火災，給人民群眾生命財產安全和煤礦開采造成巨大的經濟損失。我國突出礦井數目、突出總次數大約占全世界總數的1/3。因此，深入開展對煤與瓦斯突出機制及其破裂過程問題的研究，不僅具有重要的科學研究意義，還具有廣泛的工程應用價值。

由于對現場煤與瓦斯突出過程進行全方位實時跟蹤研究的危險性太大，研究者大多通過研制相應的試驗裝置，依靠實驗室模擬手段進行煤與瓦斯突出機制的探索。我國學者結合現場煤與瓦斯突出資料進行了系列研究并取得良好的效果，如蔣承林用一維試驗模擬了理想條件下石門揭開煤層時的煤與瓦斯突出過程；孟祥躍等利用自行研制的試驗裝置，進行了煤與瓦斯突出的二維模擬試驗研究，發現煤樣的破壞存在開裂和突出兩類典型的破壞形式；蔡成功設計了三維煤與瓦斯突出模擬試驗裝置，得出了突出強度與瓦斯壓力、煤體強度、三向應力、瓦斯壓力等關系的數學模型。

但是，現有模擬試驗裝置設計均較為單一，無法較真實地模擬礦井巷道網絡；傳感器布設方式簡單，對兩相流的傳播規律進行研究時，現有裝置均安裝傳感器于巷道壁面，無法獲得煤-瓦斯兩相流運移斷面中部的參數，也就不能對其真實的運移特性進行深入研究；數據采集較為單一，無法利用采集的數據對煤與瓦斯突出致災機理開展深入研究；可視化程度不足，在進行相關模擬試驗后，對煤-瓦斯兩相流的真實運移形態仍不清楚。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種煤與瓦斯突出動力致災可視化物理模擬試驗方法。

本發明技術方案如下：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，兩相鄰十字管接頭之間通過縱向方形直管連接，最后面一個十字管接頭的后端也連接有縱向方形直管，最前面一個十字管接頭的前端口連接前小后大的擴口接管，從前往后第一、第三十字管接頭的左側以及第二、第四十字管接頭的右側各設置一個橫向方形直管，該橫向方形直管與對應的十字管接頭連接，橫向方形直管和縱向方形直管上均設有觀察窗，在最后面一個縱向方形直管的后端口連接防塵布袋，各十字管接頭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與巷道前端的擴口接管連接；

2）安裝傳感器