[發明專利]一種對稱泄壓瓦斯破煤條件下數-圖實時監測實驗裝置

在審

• 申請號: 202010976393.5
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN111964733A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 王凱;郭陽陽;董虎子
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種對稱泄壓瓦斯破煤條件下數?圖實時監測實驗裝置，該裝置包括夾持器、有機玻璃套筒、左法蘭、左連接頭、右法蘭、防爆電磁閥、透明排氣管。夾持器是由304鋼制作成開有觀察孔的鋼管，夾持器包裹著有機玻璃套筒與夾持器相連接的左法蘭、右法蘭，與左法蘭相連接的是轉換管，轉換管也由304鋼制成。轉換管與左邊的防爆電磁閥相連接，右法蘭與右邊的防爆電磁閥相連接，與電氣閥相連的是透明排氣管，進氣口、壓力表、溫度表、應變等監控線路設在轉換管上。裝置采用防爆電磁閥對稱泄壓的方式使得實驗條件更精確，在通過觀測孔觀察煤樣變化的同時，通過壓力、溫度、應變等數據，達到數據?圖像實時對應監測，為煤與瓦斯突出機理研究提供輔助條件。

技術領域：

本發明涉及采礦技術領域，特別是涉及到對稱泄壓瓦斯條件下煤樣破壞數- 圖實時監測實驗裝置

技術背景：

煤與瓦斯突出是煤礦生產中遇到的一種極其復雜的礦井瓦斯動力現象，其特征是在極短的時間內，由煤體向巷道或采場突然拋出大量的煤炭，并涌出大量的瓦斯自世界上首例有記載的煤與瓦斯突出事故以來，世界上至少有16個國家發生過煤與瓦斯突出，煤與瓦斯突出給礦井生產帶來了嚴重的人員傷亡和經濟損失。目前，專家學者普遍認為突出是地應力、瓦斯壓力和煤的物理性質三者共同作用的結果。

但是由于煤與瓦斯突出災害的復雜性，現有的研究多采用宏觀或者細觀一種尺度對突出中的損傷、滲流規律進行研究，并且很多實驗裝置不能很好地模擬煤高壓吸附-突然釋放瓦斯壓力的損傷、不能模擬對稱卸壓或者無法進行圖像和數據的實時對應監測。導致未能同時從宏-細觀綜合角度系統的闡釋煤與瓦斯突出過程中煤體損傷與瓦斯解吸-滲流的耦合關系。因此需要一種實驗裝置能夠模擬煤樣在高壓吸附-瞬間釋放過程，通過數據和圖像的實時對應監測，綜合觀察實驗全過程煤的微應變和宏觀破壞，監測氣壓和溫度變化，分析煤樣裂紋的產生、擴展動態變化以及破壞形式，這對于揭示煤巖動力現象的發生-發展機理有重要理論價值。

發明內容：

本發明目的是提供一種能夠達到數據-圖像實時監測的高壓瓦斯瞬時對稱泄壓破煤裝置，模擬煤樣在高壓吸附狀態下瓦斯壓力瞬間泄壓過程中，通過圖像和實時數據的對比分析，研究煤樣的變形破壞情況，為煤與瓦斯突出機理研究提供輔助工具。

為實現上述目的，其技術方案如下：一種對稱泄壓瓦斯破煤條件下數-圖實時監測實驗裝置，包括起到防護和固定作用的夾持器、進行宏觀觀測的的透明套筒、夾持器左邊設有(左)法蘭，通過(左)法蘭與轉接管相連，轉接管左端連接的分別是電磁閥和透明排氣管，夾持器右邊法蘭直接與(右)透明排氣管相連，兩側排氣管頂端均設有尾氣過濾裝置。

所述夾持器、套筒以及轉換管等部分組成實驗的煤樣室。

所述夾持器材質為側面開有觀測孔的304不銹鋼鋼管，鋼管稍長于套筒，末端與套筒末端之間有密封圈，起到密封作用。

進一步的，還包括支架、底座，所述的夾持器固定在左右支架上，并最終與底座相固定。

所述的轉換管由304鋼材制成，并設有進氣孔、溫度傳感器、氣壓傳感器和數據線接口，輔助提供數據傳輸。

所述實驗煤樣表面貼有應變片，應變片焊接于數據傳輸線上，實時監測實驗試件的動態應變。

所述的法蘭與連接頭、套管之間均設置有橡膠O型圈，保證密封性。

所述進氣孔處設置有單向壓力閥，可以恒定調節煤樣室內的氣體壓力。

所述的透明套筒和透明排氣管材質均為有機玻璃，能夠滿足實驗強度要求。

所述的電磁閥采用防爆電磁閥，發動時間較短，口徑與套筒直徑一致，能夠滿足實驗所需的瞬時性。

所述的防爆電磁閥傳感器與設置于觀測孔外部的高速攝像機發動信號相連，保證二者的同時啟動。