[实用新型]用于煤层顶板破裂放电致爆的实验装置

说明书

本实用新型公开了一种用于煤层顶板破裂放电致爆的实验装置，包括金属压杆、实验箱体、甲烷浓度检测装置、进气管、气体取样管、爆破片和高速摄像机，所述实验箱体顶部开设通孔，金属压杆一端经过通孔伸入实验箱体内部，金属压杆与通孔之间通过活塞密封结构滑动密封；进气管和气体取样管分别装在实验箱体两侧；甲烷浓度检测装置的检测端和爆破片的检测端均伸入实验箱体内部，实验箱体侧部设有透明观察窗和装样孔，装样孔与实验箱体内部连通；高速摄像机放置在实验箱体旁边，高速摄像机对准透明观察窗进行拍摄；能够获得不同种类岩体损伤破裂后可能引发的瓦斯爆炸过程，通过对上述过程进行分析，从而为遏制采空区瓦斯爆炸事故提供数据支撑。

技术领域

本实用新型涉及一种用于煤层顶板破裂放电致爆的实验装置，属于煤矿采空区瓦斯爆炸防治技术领域。

背景技术

瓦斯是植物堆积成煤的同时，在高温、高压的环境下，由于物理和化学作用生成的混合物，其主要成分是甲烷，含量在80％～90％左右，另有少量的乙烷，丙烷和丁烷，一般还含有硫化氢等气体。当混合气体中氧的浓度不低于12％时，瓦斯浓度范围在5％～16％时，瓦斯可以发生爆炸。我国的煤炭开采过程中，瓦斯爆炸事故时常发生，不仅造成经济财产损失，还严重威胁人员的安全。同时，随着开采深度的不断增加，瓦斯涌出量越来越大。因此，如何预防采空区瓦斯爆炸成为煤矿安全工作的重中之中。采空区发生瓦斯爆炸需同时具备两个条件，一是空间内部存在一定量的瓦斯，达到瓦斯的爆炸浓度，二是有点火源。为了避免采空区内瓦斯超限，目前通过加强瓦斯抽采和通风管理方法减少瓦斯含量，但采取上述技术，也不能消除采空区内的瓦斯预混空气，同时在适宜条件下，采空区内吸附于煤体的瓦斯也会解析，涌向采空区造成区域内存在不同浓度的瓦斯。而由于采空区的隐蔽性，且内部条件较为复杂，人们至今对引发采空区瓦斯燃烧爆炸的点火源类型及特征认识不足，导致在防治工作中缺少针对性。目前普遍认为采空区存在的点火源为煤自燃，但事故实际分析中发现，大量采空区瓦斯爆炸事故点火源特征与煤自燃特征并不相符。

在进行采煤过程中，工作面顶板岩石会受区域性应力作用使得出现电荷的积聚及释放，除了能产生异常电磁辐射外，也能对周围介质产生电离作用，在条件适宜下可能发生瓦斯爆炸。同时，由于受岩石类型的影响，不同岩石所产生的电荷速率也不相同。因此，为了研究顶板岩石在应力作用下破裂中的放电现象，就亟需设计一种实验装置，能够对不同种类岩体损伤破裂后可能引发的瓦斯爆炸进行分析，从而为遏制采空区瓦斯爆炸事故提供帮助。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于煤层顶板破裂放电致爆的实验装置，能够获得不同种类岩体损伤破裂后可能引发的瓦斯爆炸过程，通过对上述过程进行分析，从而为遏制采空区瓦斯爆炸事故提供数据支撑。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于煤层顶板破裂放电致爆的实验装置，包括金属压杆、实验箱体、甲烷浓度检测装置、进气管、气体取样管、爆破片和高速摄像机，

所述实验箱体顶部开设通孔，金属压杆一端经过通孔伸入实验箱体内部，金属压杆与通孔之间通过活塞密封结构滑动密封；进气管和气体取样管分别装在实验箱体两侧，且进气管一端和气体取样管一端均与实验箱体内部连通；进气管另一端和气体取样管另一端均装有控制阀，甲烷浓度检测装置的检测端和爆破片的检测端均伸入实验箱体内部，甲烷浓度检测装置用于检测实验箱体内部的实时甲烷浓度值，爆破片用于实验箱体内部发生甲烷爆炸时进行泄压；实验箱体侧部设有透明观察窗和装样孔，装样孔与实验箱体内部连通、且装样孔处设有可拆卸密封盖；

所述高速摄像机放置在实验箱体旁边，高速摄像机对准透明观察窗进行拍摄。

进一步，所述实验箱体上设有把手。

进一步，所述透明观察窗的材质为防爆玻璃。

进一步，所述甲烷浓度检测装置为防爆型的实时甲烷浓度检测仪。

进一步，所述实验箱体底部装有固定底座，实验箱体通过固定底座与实验台固定连接。