[發(fā)明專利]一種含瓦斯煤破壞過程中輻射溫度場觀測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711430911.8
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108169004B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張慶賀;楊科;馬芹永;薛俊華;段昌瑞;楊曉峰;竇禮同
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/06
• 代理公司: 濟南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發(fā)明公開了一種含瓦斯煤破壞過程中輻射溫度場觀測系統(tǒng)及方法，包括萬能試驗機、含瓦斯煤體加載罐、煤體試件、紅外熱像儀和信息采集裝置，所述含瓦斯煤體加載罐和紅外攝像儀均設(shè)置在萬能試驗機上，將煤體試件放置在含瓦斯煤體加載罐內(nèi)進(jìn)行吸附和加載，所述紅外攝像儀用于采集媒體試件在加載條件下的溫度場信息，并將采集的溫度場信息傳輸?shù)叫畔⒉杉b置，所述信息采集裝置用于記錄和存儲媒體試件在加載條件下的溫度場信息。本發(fā)明通過紅外熱像儀實現(xiàn)含瓦斯煤體在加載條件下的溫度場觀測，觀測區(qū)域覆蓋煤體試件某一面，測溫裝置位置可調(diào)，實現(xiàn)含瓦斯煤體加載過程中溫度場的準(zhǔn)確、全面觀測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦業(yè)工程、巖土工程科研技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可進(jìn)行含瓦斯煤加載破壞過程中輻射溫度場觀測的試驗系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

煤與瓦斯突出是比較普遍而又嚴(yán)重的一種礦井災(zāi)害，它不僅影響煤礦正常生產(chǎn)，而且威脅礦工的生命安全,對煤與瓦斯突出做出正確的預(yù)測，才能減少防突工作量，做到重點防治，保證煤礦的安全。探索便利和高效的煤與瓦斯突出預(yù)測方法，對于改善礦井的安全、提高礦井的經(jīng)濟效益和社會效益具有重要的意義。

煤與瓦斯突出過程是一個熱力耦合過程，其發(fā)生自始至終無不表現(xiàn)出熱量的變化。含瓦斯煤體變形破裂過程含瓦斯煤體溫度場的變化可以作為預(yù)測煤與瓦斯突出的一個指標(biāo)。利用含瓦斯煤體溫度場變化梯度進(jìn)行煤與瓦斯突出的預(yù)測預(yù)報，是探索煤與瓦斯突出規(guī)律的一種新的途徑。

盡管國內(nèi)外都進(jìn)行了利用含瓦斯煤體溫度場變化預(yù)測突出的工作，但是根據(jù)預(yù)測的方法與手段來看，其預(yù)測方法和手段尚未完全成熟和統(tǒng)一，沒有利用含瓦斯煤體溫度場變化進(jìn)行突出預(yù)測的理論研究和實驗基礎(chǔ)。所以，我們有必要從理論分析和實驗研究上進(jìn)行進(jìn)一步的研究與分析。

目前，針對煤體溫度場的觀測，已開展了大量的研究工作，研制了一系列煤體溫度場觀測系統(tǒng)，研究現(xiàn)狀如下：

(1)申請?zhí)枮?01410220058.7的中國專利公開了一種采用紅外輻射觀測煤巖裂隙發(fā)育過程的裝置及方法，包括紅外熱像儀、計算機和套合在一起的三節(jié)可伸縮箱體，可完成煤巖裂隙發(fā)育紅外輻射監(jiān)測試驗，減小了試驗人員、太陽輻射、溫度變化、空氣流動和熱源等對煤巖裂隙發(fā)育過程中紅外輻射信息的影響，但該裝置只能觀測不含瓦斯煤體的溫度場，無法實現(xiàn)含瓦斯煤體的溫度場觀測。

(2)2012年4月份由劉紀(jì)坤發(fā)表的博士學(xué)位論文“溫度法研究現(xiàn)狀煤體瓦斯吸附解吸過程熱效應(yīng)實驗研究”一文中第三章第2小節(jié)中公開了一種煤體瓦斯吸附解吸過程溫度變化測量實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括煤體瓦斯吸附解吸實驗系統(tǒng)、溫度測量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、稱量系統(tǒng)以及供干脫氣系統(tǒng)等，可實現(xiàn)實驗中含瓦斯煤體瓦斯吸附解吸過程的溫度場變化測量，但該裝置僅能觀測含瓦斯煤體試件頂面局部區(qū)域溫度場，且無法實現(xiàn)含瓦斯煤體加載條件下的溫度場觀測。

(3)申請?zhí)枮?01310141301.1的中國專利公開了一種煤體溫度測量裝置及測量方法，由吸附罐體、鍺單晶、緊固環(huán)及進(jìn)、出氣嘴組成，適用于實驗室進(jìn)行含瓦斯煤吸附解吸及模擬突出過程煤體表面溫度場的非接觸式測量，但該裝置僅能對自然狀態(tài)下的煤體進(jìn)行溫度場觀測，無法實現(xiàn)含瓦斯煤在加載過程中的溫度場觀測，且無法準(zhǔn)確控制測溫儀器位置，即無法實現(xiàn)多次試驗時的準(zhǔn)確對比分析。

(4)2014年2月份由呂玉凱發(fā)表的“不同沖擊傾向煤樣表面溫度場與變形場演化特征”一文中第1小節(jié)中公開了一種實驗平臺，該系統(tǒng)主要包括加載系統(tǒng)、熱紅外溫度場監(jiān)測系統(tǒng)及變形場監(jiān)測系統(tǒng)，可進(jìn)行試驗樣品溫度場和變形場的觀測，但該系統(tǒng)僅能進(jìn)行不含瓦斯煤體在加載過程中的溫度場觀測，無法實現(xiàn)含瓦斯煤在加載過程中的溫度場觀測，且無法準(zhǔn)確控制測溫儀器位置。

綜合分析上述單位的煤體溫度場觀測系統(tǒng)，還存在以下不足之處：

(1)只能實現(xiàn)對含瓦斯煤體自然狀態(tài)下的溫度觀測或不含瓦斯煤在在加載過程中的溫度場觀測，無法實現(xiàn)含瓦斯煤體在加載條件下的溫度場觀測；