[發明專利]一種煤礦井下不同強度瓦斯爆炸沖擊傷試驗方法

有效

• 申請號: 201710986077.4
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107843620B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 李重情;宮能平;穆朝民;石必明;劉健;張文清;張樹川;田阿慧;王培龍;鄧杰
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N25/54
• 分類號: G01N25/54
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

1.一種煤礦井下不同強度瓦斯爆炸沖擊傷試驗方法，其特征在于，該方法包括

(1)將管道、法蘭盤、螺栓螺母、壓力傳感器、溫度傳感器、試驗大鼠、電極、交流電源、真空泵、數字真空表、甲烷氣瓶、空壓機、循環泵、壓氣閥、吸氣閥、進氣閥、第一循環閥、第二循環閥、氧濃度檢測儀、障礙片、膜片、密封片、分隔片、動態數據采集器、高速攝像儀、上位機和取樣口連接成試驗系統；其中，所述膜片為聚乙烯材料、厚度為0.5～2mm、直徑比管道直徑大1～3cm，膜片將試驗系統分成預混加速段和沖擊傳播段兩部分，且預混加速段的管道為鋼管，沖擊傳播段的管道為高強度有機玻璃管；所述試驗大鼠的數量為4～8只；所述電極為兩根金屬棒，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；所述障礙片為圓環鐵盤，圓環鐵盤內徑為管道直徑1/3～1/2；

(2)按順序先后開啟壓氣閥和空壓機，保持吸氣閥、進氣閥、第一循環閥和第二循環閥的關閉狀態，檢查預混加速段的氣密性，在確定預混加速段不漏氣后，按順序先后關閉空壓機和壓氣閥；

(3)開啟數字真空表和吸氣閥，保持壓氣閥、進氣閥、第一循環閥和第二循環閥的關閉狀態，開啟真空泵對預混加速段進行抽真空；在達到試驗需要真空度后關閉真空泵，開啟進氣閥和甲烷氣瓶進行甲烷氣體配送，待充入試驗所需體積分數甲烷氣體后，按順序先后關閉甲烷氣瓶和進氣閥；

(4)在開啟第一循環閥和第二循環閥后，開啟循環泵對預混加速段內甲烷和空氣進行預混攪拌，在循環泵工作10～20min后關閉循環泵，后再關閉第一循環閥和第二循環閥；在檢查預混加速段內混合氣體處于大氣壓后，關閉吸氣閥和數字真空表；

(5)分別開啟動態數據采集器和高速攝像儀，在上位機中分別打開數據采集軟件和高速攝像軟件，設置壓力傳感器和溫度傳感器的觸發參數，同時將高速攝像儀設置為內觸發，并使動態數據采集器和高速攝像儀處于采集待觸發狀態；

(6)保持壓氣閥、吸氣閥、進氣閥、第一循環閥和第二循環閥的關閉狀態，開啟交流電源對電極進行點火，在電極處發生爆炸，在沿沖擊傳播段進行傳播的過程中觸發動態數據采集器進行壓力信號和溫度信號采集以及高速攝像儀進行圖像信息采集；上位機保存管道內各位置的壓力傳感器、溫度傳感器和高速攝像儀采集的信息；同時從氧濃度檢測儀中讀取氧濃度數值；

(7)從取樣口取出10～100ml爆炸氣體進行成分分析；

(8)取出死亡的試驗大鼠進行內耳和肺的顯微觀察，記錄損傷情況；同時將未死亡的試驗大鼠分成等數量的兩部分，第一部分仍處于管道內，進行30分鐘至3小時缺氧狀態下試驗大鼠活動和身體情況觀察，第二部分取出并放入低氧艙內，進行30分鐘至3小時低氧狀態下試驗大鼠活動和身體情況觀察；其中，所述低氧艙與低氧瓶連接，低氧瓶為氧濃度8％～15％的空氣瓶；

(9)取出管道內試驗大鼠，保持吸氣閥、進氣閥、第一循環閥和第二循環閥的關閉狀態，按順序先后開啟壓氣閥和空壓機，對成預混加速段和沖擊傳播段進行正壓吹掃，去除內部廢氣，20～30min后按順序先后關閉空壓機和壓氣閥；

(10)更換膜片和電極之間的熔絲、放入新一批試驗大鼠按(2)～(9)，分別開展在預混加速段內設置障礙片1片、2片和3片條件下瓦斯爆炸沖擊傷試驗；

(11)通過對上位機內保存的壓力、溫度和圖像信息，以及采集的氧濃度信息和試驗大鼠觀察信息進行分析和處理，找到單一管網、不同強度瓦斯爆炸條件下爆炸后氣體成分變化規律、導致沖擊傷強弱變化規律以及對動物損傷分布情況和靶器官損傷特征。

2.根據權利要求1所述的一種煤礦井下不同強度瓦斯爆炸沖擊傷試驗方法，其特征在于，通過取下分隔片可以開展分叉管網條件下不同強度瓦斯爆炸沖擊傷試驗。