[发明专利]瓦斯动力灾害对矿井通风网络影响试验系统及方法

权利要求书

1.瓦斯动力灾害对矿井通风网络影响试验系统，其特征在于，该系统由充气模块、动力作用模块、模拟管网模块和计量模块组成，其中充气模块包括瓦斯气瓶（1）、空气瓶（2）、减压阀（3）、电磁阀（4）、流量计（5）、真空泵（8）、空压机（9）及阀门（6）；动力作用模块包括爆炸容器（7）、压力表（10）、点火探针（12）、点火器（13）及膜片（11）；模拟管网模块包括模拟管道（14）、连接管道（18）、法兰盘（15）、螺栓螺母（16）、薄片（19）及橡皮筋（20）；计量模块包括压力传感器（17）、数据采集仪及计算机；所述瓦斯气瓶（1）、空气瓶（2）分别通过减压阀（3）、电磁阀（4）、流量计（5）连接于爆炸容器（7），在连接处设置阀门（6a）；所述真空泵（8）、空压机（9）通过阀门（6b）与爆炸容器（7）连接；所述爆炸容器（7）还设置压力表（10）、点火探针（12）和一个出口，其中点火探针（12）与点火器（13）连接，出口通过法兰盘（15）、螺栓螺母（16）与模拟管道（14）连接，并在爆炸容器（7）的出口与模拟管道（14）之间设置膜片（11）；所述模拟管道（14）与连接管道（18）通过法兰盘（15）和螺栓螺母（16）组合形成模拟管网，在管网的末端出口处设置薄片（19），橡皮筋（20）将薄片（19）系在模拟巷道（14）上；所述压力传感器（17）设置在各节模拟巷道（14）中间；所述风机（21）设置在其中一个模拟巷道（14）的出口处。

2.根据权利要求1所述的瓦斯动力灾害对矿井通风网络影响试验系统，其特征在于，所述瓦斯气瓶（1）和空气瓶（2）为高压气瓶，要固定放置。

3.根据权利要求1所述的瓦斯动力灾害对矿井通风网络影响试验系统，其特征在于，所述真空泵（8）和空压机（9）共用一条气路，在模拟瓦斯爆炸动力灾害时采用真空泵（8）与爆炸容器（7）相连，在模拟瓦斯突出、瓦斯倾出和瓦斯压出动力灾害时采用空压机（9）与爆炸容器（7）相连等。

4.根据权利要求1所述的瓦斯动力灾害对矿井通风网络影响试验系统，其特征在于，所述爆炸容器（7）为圆柱形铁桶；所述模拟管道（14）和连接管道（18）为铁管，均根据试验情况确定个数，其中不同直径的模拟管道（14）通过连接管道（18）实现对接，连接管道（18）的弯角有30°、45°、60°、90°、120°五种。

5.根据权利要求1所述的瓦斯动力灾害对矿井通风网络影响试验系统，其特征在于，所述法兰盘（15）通过螺栓螺母（16）进行紧固，在膜片（11）处的两个法兰盘（15）之间加两个O型垫圈，其他各连接处的两个法兰盘（15）之间加一个O型垫圈；所述膜片（11）为塑料片，厚度根据模拟的瓦斯动力灾害初始弱面特性设置。

6.根据权利要求1所述的瓦斯动力灾害对矿井通风网络影响试验系统，其特征在于，所述薄片（19）为纸片或薄塑料布，用橡皮筋（20）系在管网末端的模拟管道（14）出口处；对于有风机（21）的模拟管网，有一个模拟管道（14）出口为空，用于进风。

7.根据权利要求1或6所述的瓦斯动力灾害对矿井通风网络影响试验系统，其特征在于，所述风机（21）为抽出式风机。

8.瓦斯动力灾害对矿井通风网络影响试验方法，其特征在于，所述试验方法有两种，1）在模拟瓦斯爆炸动力灾害时：

①将模拟管网搭设好，检查所有法兰盘（15）与螺栓螺母（16）是否紧固、膜片（11）是否紧固在两个O型垫圈之间，用橡皮筋（20）将薄片（19）系在管网末端的各模拟管道（14）出口处；

②检查所有模拟管道（14）上的压力传感器（17）是否完好和安装紧固，并对压力传感器（17）进行编号，按编号顺序依次连接在数据采集仪上，并将数据采集仪与计算机连接；

③保持阀门（6a）关闭状态，打开阀门（6b），将真空泵（8）连接于气路，开启真空泵（8）对爆炸容器（7）抽真空，之后关闭阀门（6b）；

④打开阀门（6a），再先后打开瓦斯气瓶（1）和空气瓶（2）、减压阀（3a）和（3b）、电磁阀（4a）和（4b）、流量计（5a）和（5b），调节瓦斯与空气进入爆炸容器（7）的瓦斯浓度，之后关闭阀门（6a）；

⑤打开计算机和数据采集仪，对于有风机（21）的模拟管网则开启风机（21），将点火探针（12）与点火器（13）连接，点火器（13）对点火探针（12）点火，爆炸冲击波冲破膜片（11）在管网中进行传递，各压力传感器（17）测得的压力被数据采集仪记录；

⑥通过对各压力传感器（17）所测数据进行分析和处理，找到瓦斯爆炸对模拟管网的动力作用特性，进而得到瓦斯爆炸动力灾害对矿井通风网络的影响；

2）在模拟瓦斯突出、瓦斯倾出和瓦斯压出动力灾害时：

①将模拟管网搭设好，检查所有法兰盘（15）与螺栓螺母（16）是否紧固、膜片（11）是否紧固在两个O型垫圈之间，用橡皮筋（20）将薄片（19）系在管网末端的各模拟管道（14）出口处；

②检查所有模拟管道（14）上的压力传感器（17）是否完好和安装紧固，并对压力传感器（17）进行编号，按编号顺序依次连接在数据采集仪上，并将数据采集仪与计算机连接；

③保持阀门（6a）关闭状态，打开阀门（6b），将空压机（9）连接于气路；

④打开计算机和数据采集仪，对于有风机（21）的模拟管网则开启风机（21），开启空压机（9）对爆炸容器（7）注入压缩空气，观测压力表（10）的变化，待爆炸容器（7）中压缩空气的压力达到某一值时，会冲破膜片（11）在管网中进行传递，各压力传感器（17）测得的压力被数据采集仪记录；

⑤通过对各压力传感器（17）所测数据进行分析和处理，找到瓦斯突出、瓦斯倾出和瓦斯压出对模拟管网的动力作用特性，进而瓦斯爆炸动力灾害对矿井通风网络的影响。