[發明專利]一種突出粉煤-瓦斯氣固兩相流沖擊效應的實驗測定裝置

在審

• 申請號: 202211511142.5
• 申請日: 2022-11-29
• 公開（公告）號: CN115718184A
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 金侃;張金凌;林高繁;倪澤威;王舟婷;周凱
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22;G01L5/00
• 代理公司: 杭州凱知專利代理事務所(普通合伙) 33267
• 代理人: 馬思恒

本發明公開一種突出粉煤?瓦斯氣固兩相流沖擊效應的實驗測定裝置，包括突出腔體、快速泄壓裝置、模擬巷道、數據采集系統和氣體控制設備；所述突出腔體可拆卸的設置于快速泄壓裝置一側；所述快速泄壓裝置另一側連接有模擬巷道，設有可變口徑的出口；所述數據采集系統電連接于模擬巷道上；所述氣體控制設備連接于突出腔體上，用于對突出腔體內的氣體進行抽取、注入。本發明通過測定不同突出口徑下煤與瓦斯兩相流的沖擊力，監測了煤與瓦斯兩相流的運動規律以及巷道內部壓力的變化，實現了對突出氣固兩相流的監測以及突出后沖擊力的測定。

技術領域

本發明涉及實驗室模擬煤與瓦斯突出，屬于突出過程中粉煤-瓦斯氣固兩相流沖擊效應的實驗測定裝置。

背景技術

煤與瓦斯突出是一種特殊類型的瓦斯特殊涌出的現象，即在壓力作用下，破碎的煤與瓦斯由煤體突然向采掘空間大量噴出的現象。突出災害嚴重威脅著煤礦的安全生產，具有極大的破壞性，它能在瞬間由煤體向巷道噴出大量瓦斯、碎煤和煤粉，形成的突出兩相流具有明顯的沖擊動力效應，往往會造成嚴重事故后果。

因此為了更好地研究煤與瓦斯突出沖擊動力的測定，對已有的實驗裝置進行了改進。在巷道末端加了沖擊力傳感器，用來測定煤與瓦斯氣固兩相流的沖擊力。突出粉煤-瓦斯氣固兩相流沖擊效應實驗測定裝置操作較為簡單快捷，由多通道動態數據采集系統統籌管理全部的壓力變送器、沖擊力傳感器，采集、記錄、分析監測的數據，并將數據輸出至電腦進行處理，可以測定不同突出口徑(30mm、60mm、100mm)條件下煤與瓦斯突出兩相流的沖擊力的變化，速度和壓力變化，實現對突出氣固兩相流的監測以及突出后沖擊力的測定。

發明內容

為解決以上技術問題，本發明提供了一種突出粉煤-瓦斯氣固兩相流沖擊效應的實驗測定裝置，通過測定不同突出口徑下煤與瓦斯兩相流的沖擊力，監測了煤與瓦斯兩相流的運動規律以及巷道內部壓力的變化，實現了對突出氣固兩相流的監測以及突出后沖擊力的測定。

本發明采用以下技術方案：

一種突出粉煤-瓦斯氣固兩相流沖擊效應的實驗測定裝置，包括：突出腔體、快速泄壓裝置、模擬巷道、數據采集系統和氣體控制設備；所述突出腔體可拆卸的設置于快速泄壓裝置一側；所述快速泄壓裝置另一側連接有模擬巷道，設有可變口徑的出口；所述數據采集系統電連接于模擬巷道上，用于對模擬巷道內突出后煤與瓦斯兩相流的沖擊力、運動規律及模擬巷道內部壓力變化進行監測；所述氣體控制設備連接于突出腔體上，用于對突出腔體內的氣體進行抽取、注入。

作為優選，所述突出腔體包括腔體本體和設置于腔體本體上的壓力表、加熱帶以及兩用氣口；所述兩用氣口上設有壓球閥。

作為優選，突出腔體、快速泄壓裝置、模擬巷道依次通過法蘭連接并可拆卸的安裝于專用支架上。

作為優選，突出腔體上還設有用于對突出腔體內部溫度進行控制的螺釘式熱電偶與溫控儀。

作為優選，所述快速泄壓裝置包括泄壓殼體、轉動手柄、蓋板；所述泄壓殼體上設有出口，出口設有可拆卸的圓形擋板；所述轉動手柄轉動配合于泄壓殼體一側，包括桿部和設置于桿部上的凸輪機構；所述蓋板鉸接于出口一側，用于封閉/打開出口，包括與凸輪機構配合限位機構。

作為優選，所述限位機構設置于蓋板內側，包括兩端的安裝座、設置于安裝部上的安裝桿、設置于安裝桿上的限位塊，所述凸輪機構具有凸輪嵌于限位塊與蓋板內側表面之間對蓋板進行緊壓的第一位置。

作為優選，轉動凸輪機構使其從第一位置運動到第二位置，所述蓋板在重力和突出腔體內部瓦斯壓力的共同作用下快速落下，使得突出腔體內所裝煤樣快速泄壓噴出，從而模擬突出過程中的煤體拋出現象。

作為優選，所述模擬巷道主體部分為高透光亞克力材料，設有六個傳感器接頭座。

作為優選，所述數據采集系統包括高速攝像系統、高頻壓力變送器、沖擊力傳感器和多通道動態數據采集系統。