[实用新型]一种煤与瓦斯突出冲击动力演化实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于实验室模拟煤与瓦斯突出，研究突出过程中煤与瓦斯两相流运动规律的突出动力演化实验装置。

背景技术

煤与瓦斯突出是煤矿生产中极为严重的灾害，突出产生的巨大动力能够摧毁井下设施、导致人员伤亡。由于煤与瓦斯突出过程动力演化现场实验难以开展，实验室研究煤与瓦斯突出突出的动力演化特征成为的重要手段；已有的煤与瓦斯突出模拟的实验装置巷道布置较为简单，未考虑巷道分叉角度变化对突出过程中动力衰减的影响，且缺少对突出过程中煤粉与瓦斯气流相互作用实验参数的监测，而煤粉与瓦斯相互作用是煤与瓦斯突出动力衰减的重要参数，因此为了更好的研究煤与瓦斯突出冲击动力演化过程，有必要对已有的实验装置进行改进。煤与瓦斯突出动力演化实验装置操作较为简单快捷，产生的数据及图像均由计算机系统处理，可以测试突出动力在不同分叉角度巷道传播过程中的速度变化，压力变化和流型，实现煤粉抛出过程监测及不同类型巷道中冲击气流衰减规律测试，揭示突出过后煤与瓦斯两相流的运动规律，研究突出后动力演化特征。

实用新型内容

本实用新型为了深入研究煤与瓦斯突出后的动力效应，深入分析突出后煤粉瓦斯两相流的运动规律，提供了一种煤与瓦斯突出冲击动力演化实验装置，该实验装置通过监测突出煤粉与瓦斯气流的运移特征，测试不同分叉角度巷道冲击波压力，实现模拟多种情况下的煤与瓦斯突出冲击动力演化特征。

本实用新型采用如下技术方案：一种煤与瓦斯突出冲击动力演化实验装置，包括模拟突出动力系统，巷道模型系统，数据图像采集系统，实验装置支撑台，其中模拟突出动力系统，巷道模型系统和数据图像采集系统均放置在实验装置支撑台上，模拟突出动力系统与巷道模型系统通过法兰连接，数据图像采集系统连接至巷道模型系统的数据图像采集口处。

所述的模拟突出动力系统包括模拟突出动力室，阀门，压力表，真空表，充气口，模拟突出动力室为不锈钢制成的圆柱形腔体，耐压强度为5MPa，密封性极好，模拟突出动力室的左端开有充气口，模拟突出动力室上端装有压力表和真空表，实验过程中通过充气口可往模拟突出动力室充入一定浓度的瓦斯气体。

所述的阀门安装在模拟突出动力室的右端，在煤与瓦斯突出实验准备过程中，打开阀门，可往模拟突出动力室装入实验所需煤粉，煤粉充装完成后，关闭阀门，在实验进行过程中，可旋转打开诱发突出。

所述的巷道模型系统包括四通管，模拟掘进工作面直巷，模拟上分叉巷，模拟中分叉巷，模拟下分叉巷，法兰，数据图像采集口，其中模拟掘进工作面直巷，模拟上分叉巷，模拟中分叉巷和模拟下分叉巷上均开有三个数据图像采集口，且模拟掘进工作面直巷的长度为90cm，直径为10mm，它的左端口通过法兰和模拟突出动力室的右端口连接，模拟掘进工作面直巷的右端口通过法兰连接在四通管的左端口，模拟上分叉巷的长度为359.5cm，直径为10mm，它的下端口通过法兰连接在四通管的上端口，模拟中分叉巷的长度为194.5cm，直径为10mm，它的左端口通过法兰连接在四通管的中端口，模拟下分叉巷的长度为219.5cm，直径为10mm，它的上端口通过法兰连接在四通管的下端口，且模拟上分叉巷与模拟中分叉巷的夹角逆时针方向60°，模拟下分叉巷与模拟中分叉巷的夹角顺时针方向30°。

所述的数据图像采集系统包括纹影仪，高速摄像机，采集线，数据采集器，计算机系统，速度传感器，压力传感器，其中纹影仪一台，用来观测流场特征，高速摄像机一台，用来观测图像特征，纹影仪和高速摄像机均为移动使用，可以根据实验需要放置在不同的数据图像采集口处观测。

所述的速度传感器采用国际标准信号0～5V输出，测速范围为0～500m/s，频率为1000kHz，准确度等级为0.5级，共有九个，速度传感器的一端安装在数据图像采集口处，另一端通过采集线连接至数据采集器处，且数据采集器通过采集线连接至计算机系统内。

所述的压力传感器采用国际标准信号0～5V输出，测压范围为0～1.0MPa，频率为1000kHz，准确度等级为0.5级，共有九个，压力传感器的一端安装在数据图像采集口处，另一端通过采集线连接至数据采集器处，且数据采集器通过采集线连接至计算机系统内。

所述的数据采集器的采集频率达1000kHz，兼备了数据采集、记录和控制器的功能，支持所有的通用类型测量，4-20mA电流输出。