[發(fā)明專利]一種空腔結(jié)構(gòu)降低瓦斯爆炸沖擊傷害的測(cè)試系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710984993.4
• 申請(qǐng)日: 2017-10-20
• 公開（公告）號(hào): CN107843619A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李重情;宮能平;穆朝民;石必明;劉健;謝飛揚(yáng);時(shí)猛;田阿慧;王培龍;鄧杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N25/54
• 分類號(hào): G01N25/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦瓦斯災(zāi)害防治領(lǐng)域，尤其是涉及一種空腔結(jié)構(gòu)降低瓦斯爆炸沖擊傷害的測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國(guó)一次能源有著“富煤、貧油、少氣”的特點(diǎn)，其中煤炭約占我國(guó)一次能源消費(fèi)的70％。據(jù)預(yù)測(cè)，到2050年，煤炭占我國(guó)能源消費(fèi)比例仍不小于50％，也就是說，在未來一定時(shí)間內(nèi)，煤炭仍是我國(guó)起著支配和主導(dǎo)地位的核心能源。隨著我國(guó)煤礦開采水平的不斷進(jìn)步以及隨之而來的開采深度的不斷增加，煤礦井下開采條件也越來越復(fù)雜，如采動(dòng)地壓、瓦斯壓力、環(huán)境溫度都會(huì)有不同程度增加，煤礦災(zāi)害事故(如沖擊地壓、煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸等)也伴隨著時(shí)有發(fā)生。

瓦斯是在高溫、高壓條件下，在成煤的同時(shí)，由于物理和化學(xué)作用生成的無色、無味、無臭氣體，其以游離態(tài)或吸附態(tài)存在于煤層中，并在煤礦開采煤炭過程中釋放出來，涌向采掘空間。瓦斯爆炸是在煤炭開采過程中在極短時(shí)間內(nèi)大量釋放出來的瓦斯氣體富集，達(dá)到爆炸極限范圍5％～16％，在氧濃度達(dá)到12％以上時(shí)，遇到火源形成的高溫高壓沖擊波，并沿著采掘空間向外傳播，并伴有巨大聲響，對(duì)巷道、支護(hù)、設(shè)備裝置造成嚴(yán)重的破壞，同時(shí)造成大量的作業(yè)人員傷亡。據(jù)統(tǒng)計(jì)，建國(guó)以來煤礦死亡人數(shù)超過100人的災(zāi)害事故中，共死亡4172人，其中瓦斯爆炸導(dǎo)致的死亡人數(shù)為3424人，占比82.1％。可見，瓦斯爆炸是發(fā)生煤礦特大事故的主要原因，其嚴(yán)重制約著我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展進(jìn)程。所以，有必要開展降低瓦斯爆炸沖擊傷害后果的研究，為瓦斯爆炸災(zāi)害事故防治、煤礦安全高效開采提供支持。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種空腔結(jié)構(gòu)降低瓦斯爆炸沖擊傷害的測(cè)試系統(tǒng)，其技術(shù)方案如下：

一種空腔結(jié)構(gòu)降低瓦斯爆炸沖擊傷害的測(cè)試系統(tǒng)，其包括管道、法蘭盤、螺栓螺母、壓力傳感器、空腔結(jié)構(gòu)、試驗(yàn)大鼠、電極、交流電源、真空泵、數(shù)字真空表、甲烷氣瓶、空壓機(jī)、循環(huán)泵、壓氣閥、吸氣閥、進(jìn)氣閥、第一循環(huán)閥、第二循環(huán)閥、氧濃度檢測(cè)儀、加速片、膜片、密封片、取樣口、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集器、高速攝像儀和上位機(jī)；所述管道分為預(yù)混加速段和沖擊傳播段兩部分；所述膜片位于預(yù)混加速段和沖擊傳播段之間，膜片為聚乙烯材料、厚度為0.5～2mm、直徑比管道直徑大1～3cm；所述電極位于預(yù)混加速段始端，電極由兩根金屬棒組成，一端連接交流電源，另一端連接熔絲；所述交流電源為24～48V交流電；所述真空泵經(jīng)過數(shù)字真空表和吸氣閥與預(yù)混加速段相連；所述甲烷氣瓶經(jīng)過進(jìn)氣閥與預(yù)混加速段相連；所述空壓機(jī)經(jīng)過壓氣閥與預(yù)混加速段相連；所述循環(huán)泵兩側(cè)分別經(jīng)過第一循環(huán)閥和第二循環(huán)閥與預(yù)混加速段相連；所述加速片位于預(yù)混加速段內(nèi)，加速片為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)直徑為管道直徑的1/3～3/4，外環(huán)直徑等于管道直徑；所述空腔結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)方體內(nèi)空結(jié)構(gòu)，空腔結(jié)構(gòu)寬度為管道直徑的1.5～5倍，空腔結(jié)構(gòu)高度等于管道直徑，空腔結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為管道直徑的1.5～5倍；所述壓力傳感器布置于空腔結(jié)構(gòu)前、后對(duì)應(yīng)的管道上，壓力傳感器連接于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集器，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集器連接于上位機(jī)；所述試驗(yàn)大鼠位于空腔結(jié)構(gòu)后的管道內(nèi)，與空腔結(jié)構(gòu)的距離為管道直徑的5～10倍，試驗(yàn)大鼠數(shù)量為4～8只；所述高速攝像儀架設(shè)于放置試驗(yàn)大鼠的管道一側(cè)，并與上位機(jī)相連；所述取樣口位于試驗(yàn)大鼠后的管道上部；所述密封片位于沖擊傳播段末端。

進(jìn)一步，所述空腔結(jié)構(gòu)在沖擊傳播段布置1～2個(gè)，其中，布置2個(gè)空腔結(jié)構(gòu)時(shí)，要保證兩個(gè)空腔結(jié)構(gòu)之間的間距為管道直徑的1.5～5倍。

進(jìn)一步，所述試驗(yàn)大鼠放置位置處的管道為高強(qiáng)度有機(jī)玻璃管，其他位置管道為鋼管。

進(jìn)一步，所述試驗(yàn)大鼠在瓦斯爆炸后發(fā)生死亡的需要進(jìn)行內(nèi)耳和肺的顯微觀察；未發(fā)生死亡的需要分成兩份，一份仍處于管道內(nèi)觀察30分鐘至3小時(shí)，另一份則放置在低氧艙內(nèi)觀察30分鐘至3小時(shí)，所述低氧艙與低氧瓶連接，所述低氧瓶為氧濃度8％～15％的空氣瓶。

本發(fā)明的有益效果是：通過本發(fā)明可有效開展不同空腔結(jié)構(gòu)以及不同空腔結(jié)構(gòu)組合條件下瓦斯爆炸沖擊傷害試驗(yàn)，并找到對(duì)應(yīng)條件下瓦斯爆炸后氣體成分變化規(guī)律、不同位置處壓力變化規(guī)律；結(jié)合不同空腔結(jié)構(gòu)或組合條件下瓦斯爆炸沖擊傷害的演化規(guī)律，可以找到一種最大程度消減瓦斯爆炸沖擊傷害的最佳空腔結(jié)構(gòu)或其組合形式。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為加速片、膜片和密封片示意圖。

圖4為加速片實(shí)物圖。

圖5為空腔結(jié)構(gòu)實(shí)物圖。

圖6為低氧瓶與低氧艙連接示意圖。