[发明专利]一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统

说明书

本发明公开了一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统，属于煤矿瓦斯灾害治理领域。该试验系统包括管道、法兰盘、螺栓螺母、压力传感器、腔体结构、耗能材料、电极、交流电源、真空泵、数字真空表、高纯甲烷气瓶、空压机、循环泵、压气阀、吸气阀、进气阀、第一循环阀、第二循环阀、动态数据采集器、上位机、排气口、加速片、膜片和钢片；试验系统以膜片为界限分为预混加速段和冲击传播段两部分；腔体结构在冲击传播段布置1～3个。本发明能开展空腔结构对煤矿井下瓦斯爆炸抑制作用的量化研究，可得到针对不同强度瓦斯爆炸条件下的空腔结构最佳尺度、最佳布放位置及其组合结构等，为煤矿瓦斯灾害治理提供理论和技术支持。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯灾害治理领域，尤其是涉及一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统。

背景技术

煤炭在我国一次能源消费中约占70％，据预测，到2050年，煤炭占我国能源消费比例仍不低于50％。但随着煤炭开采深度的不断增加，会出现一系列的问题，如地应力不断增加、瓦斯压力不断增加、低温不断增加等，随之而来的是，冲击地压、煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等灾害事故也不断发生。据统计，建国以来煤矿死亡人数超过100人的灾害事故中，共死亡4172人，其中瓦斯爆炸导致的死亡人数为3424人，约占总死亡人数约的82％，其严重制约着我国煤炭工业发展进程。因此，为降低瓦斯爆炸灾害事故后果，有必要开展如何降低瓦斯爆炸后果严重性研究，为煤矿瓦斯灾害治理提供新思路和新对策。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统，通过该系统可以开展腔体结构对瓦斯爆炸冲击波抑制特性系列研究。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种腔体结构抑制煤矿井下瓦斯爆炸的试验系统，其包括管道、法兰盘、螺栓螺母、压力传感器、腔体结构、耗能材料、电极、交流电源、真空泵、数字真空表、高纯甲烷气瓶、空压机、循环泵、压气阀、吸气阀、进气阀、第一循环阀、第二循环阀、动态数据采集器、上位机、排气口、加速片、膜片和钢片；所述膜片位于腔体结构和加速片之间，试验系统以膜片为界限分为预混加速段和冲击传播段两部分；所述管道为圆形，管道直径为200mm，每节管道长度为500～2000mm，每节管道之间通过法兰盘和螺栓螺母连接；所述电极位于预混加速段始端的管道端面侧，且电极由两根金属棒组成，一端连接交流电源，另一端连接熔丝；所述交流电源为24～48V交流电；所述加速片位于预混加速段的靠近电极一侧，且加速片为圆环结构，内环半径为管道半径的1/3～3/4；所述压力传感器布置于腔体结构前、后对应的管道上，压力传感器连接于动态数据采集器，动态数据采集器连接于上位机；所述腔体结构为长方体内空结构，腔体结构宽度为管道直径的1.5～5倍，腔体结构高度等于管道直径，腔体结构长度为管道直径的1.5～5倍；所述耗能材料位于腔体结构内部，耗能材料为金属丝网或泡沫铝材料；所述排气口位于冲击传播段末端的管道上；所述真空泵经过数字真空表和吸气阀与预混加速段相连；所述高纯甲烷气瓶经过进气阀与预混加速段相连；所述空压机经过压气阀与预混加速段相连；所述循环泵两侧分别经过第一循环阀和第二循环阀与预混加速段相连；所述钢片位于冲击传播段末端。

进一步，所述膜片为聚乙烯材料，膜片厚度为0.5～2mm，膜片直径比管道直径大1～3cm。

进一步，所述加速片在预混加速段布置1～4个，加速片之间的间距为0.5～2m。

进一步，所述腔体结构在冲击传播段布置1～3个。

本发明的有益效果是：本发明能开展空腔结构对煤矿井下瓦斯爆炸抑制作用的量化研究，可得到针对不同强度瓦斯爆炸条件下的空腔结构最佳尺度、最佳布放位置及其组合结构等，为煤矿瓦斯灾害治理开辟新途径，提供新支持。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为加速片、膜片和钢片示意图。

图3为电极实物图。