[发明专利]一种煤矿井下不同强度瓦斯爆炸冲击伤试验方法

摘要

本发明公开了一种煤矿井下不同强度瓦斯爆炸冲击伤试验方法。其将管道、法兰盘、螺栓螺母、压力传感器、温度传感器、试验大鼠、电极、交流电源、真空泵、数字真空表、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、氧浓度检测仪、障碍片、膜片、密封片、分隔片、动态数据采集器、高速摄像仪、上位机和取样口连接成试验系统开展试验；其中，试验大鼠的数量为4～8只，每次爆炸后将50％的未死亡试验大鼠放入低氧舱内进行观察，低氧舱与氧浓度8％～15％的低氧瓶连接。本发明可开展不同管网条件下、不同瓦斯爆炸强度下瓦斯爆炸冲击伤试验，研究瓦斯爆炸对人体不同器官的伤害差异、冲击伤靶器官和伤害阈值。

主权项

一种煤矿井下不同强度瓦斯爆炸冲击伤试验方法，其特征在于，该方法包括(1)将管道、法兰盘、螺栓螺母、压力传感器、温度传感器、试验大鼠、电极、交流电源、真空泵、数字真空表、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、氧浓度检测仪、障碍片、膜片、密封片、分隔片、动态数据采集器、高速摄像仪、上位机和取样口连接成试验系统；其中，所述膜片为聚乙烯材料、厚度为0.5～2mm、直径比管道直径大1～3cm，膜片将试验系统分成预混加速段和冲击传播段两部分，且预混加速段的管道为钢管，冲击传播段的管道为高强度有机玻璃管；所述试验大鼠的数量为4～8只；所述电极为两根金属棒，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；所述障碍片为圆环铁盘，圆环铁盘内径为管道直径1/3～1/2；(2)按顺序先后开启压气阀和空压机，保持吸气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭状态，检查预混加速段的气密性，在确定预混加速段不漏气后，按顺序先后关闭空压机和压气阀；(3)开启数字真空表和吸气阀，保持压气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭状态，开启真空泵对预混加速段进行抽真空；在达到试验需要真空度后关闭真空泵，开启进气阀和甲烷气瓶进行甲烷气体配送，待充入试验所需体积分数甲烷气体后，按顺序先后关闭甲烷气瓶和进气阀；(4)在开启第一循环阀和第二循环阀后，开启循环泵对预混加速段内甲烷和空气进行预混搅拌，在循环泵工作10～20min后关闭循环泵，后再关闭第一循环阀和第二循环阀；在检查预混加速段内混合气体处于大气压后，关闭吸气阀和数字真空表；(5)分别开启动态数据采集器和高速摄像仪，在上位机中分别打开数据采集软件和高速摄像软件，设置压力传感器和温度传感器的触发参数，同时将高速摄像仪设置为内触发，并使动态数据采集器和高速摄像仪处于采集待触发状态；(6)保持压气阀、吸气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭状态，开启交流电源对电极进行点火，在电极处发生爆炸，在沿冲击传播段进行传播的过程中触发动态数据采集器进行压力信号和温度信号采集以及高速摄像仪进行图像信息采集；上位机保存管道内各位置的压力传感器、温度传感器和高速摄像仪采集的信息；同时从氧浓度检测仪中读取氧浓度数值；(7)从取样口取出10～100ml爆炸气体进行成分分析；(8)取出死亡的试验大鼠进行内耳和肺的显微观察，记录损伤情况；同时将未死亡的试验大鼠分成等数量的两部分，第一部分仍处于管道内，进行30分钟至3小时缺氧状态下试验大鼠活动和身体情况观察，第二部分取出并放入低氧舱内，进行30分钟至3小时低氧状态下试验大鼠活动和身体情况观察；其中，所述低氧舱与低氧瓶连接，低氧瓶为氧浓度8％～15％的空气瓶；(9)取出管道内试验大鼠，保持吸气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭状态，按顺序先后开启压气阀和空压机，对成预混加速段和冲击传播段进行正压吹扫，去除内部废气，20～30min后按顺序先后关闭空压机和压气阀；(10)更换膜片和电极之间的熔丝、放入新一批试验大鼠按(2)～(9)，分别开展在预混加速段内设置障碍片1片、2片和3片条件下瓦斯爆炸冲击伤试验；(11)通过对上位机内保存的压力、温度和图像信息，以及采集的氧浓度信息和试验大鼠观察信息进行分析和处理，找到单一管网、不同强度瓦斯爆炸条件下爆炸后气体成分变化规律、导致冲击伤强弱变化规律以及对动物损伤分布情况和靶器官损伤特征。