CN208283323U - 一种模拟煤矿井下巷道内瓦斯、煤尘爆炸的实验装置 - Google Patents
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Abstract
一种模拟煤矿井下巷道内瓦斯、煤尘爆炸的实验装置，属于煤矿安全工程技术领域。为了解决现有瓦斯、煤尘爆炸实验装置并不能真正模拟瓦斯、煤尘爆炸的环境和过程会导致相关研究产生偏差的问题。本实用新型的爆炸模拟仓上开有一个插口，插口内插有插板；将爆炸模拟仓分成瓦斯爆炸腔体和扩散爆炸主腔体，在扩散爆炸主腔体垂直的方向上设有若干扩散爆炸支腔体；扩散爆炸主腔体上方设有煤粉承托板，煤粉承托板上设有若干煤粉落口，煤粉承托板与爆炸模拟仓的顶板之间留有距离，与煤粉堆放空间对应的插板上设有气流口；与煤粉承托板下方的扩散爆炸主腔体对应的插板上设有分隔膜固定口，分隔膜固定口上设有分隔膜。本实用新型用于煤矿瓦斯爆炸仿真研究。
Description
技术领域
本实用新型属于煤矿安全工程技术领域，特别涉及模拟煤矿井下巷道内瓦斯、煤尘爆炸的实验装置。
背景技术
在煤炭开采中，瓦斯爆炸成为制约煤矿安全的隐患之一。瓦斯爆炸事故的发生，给国家和人民的生命财产带来了巨大的损失，也给煤矿的安全生产造成极大的负面影响，瓦斯爆炸亦可引起更为严重的瓦斯、煤尘爆炸。所以开展瓦斯、煤尘爆炸特性与传播机理的研究，有利于解决煤矿及其它工业部门亟待解决的安全生产问题,对制定预防、控制及减小爆炸灾害的技术措施具有重要的现实意义，其社会效益与经济效益十分显著。
近年来，国内外研究机构对利用瓦斯爆炸实验装置开展了多项关于抑制煤矿瓦斯爆炸的实验研究，其中包括：水雾抑制瓦斯爆炸火焰的效果实验研究；瓦斯爆炸冲击波超压在不同距离上的衰减规律研究；泡沫陶瓷对瓦斯爆炸过程的影响规律及机理研究，惰性气体对瓦斯爆炸过程中爆炸超压变化及火焰作用规律的研究；多孔材料抑制瓦斯爆炸传播的实验及机理研究。综上所述，大部分学者均应用瓦斯爆炸实验装置开展了相关抑制瓦斯爆炸的实验研究，揭示了瓦斯爆炸作用机理等，而忽略了瓦斯爆炸可引发的更为可怕的瓦斯、煤尘爆炸相关研究；目前也已经有相关研究展开，并取得了一定成果，如申请号为2016100281339的《一种模拟煤矿井下巷道内瓦斯、煤尘爆炸的实验装置及方法》的专利申请，该专利的装置还存在对瓦斯爆炸的仿真缺陷，主要体现在：经过实用新型人多年研究和观察发现，一般瓦斯、煤尘爆炸并不是同时发生的，虽然瓦斯、煤尘爆炸是瓦斯爆炸和煤尘爆炸是一起发生的，但是其并不是同时发生的，首先是由于煤层中的瓦斯溢出并产生集聚，当达到爆炸浓度后，遇到明火等从而先发生的是瓦斯爆炸，虽然巷道内存在大量煤尘，但是并不能立刻达到煤尘爆炸的条件，而是由于瓦斯先产生爆炸，产生巨大的气流，然后导致巷道内的煤粉被气流冲击而起，使原弥漫在巷道内的煤粉浓度快速升高，加上瓦斯和煤粉的混合作用，以及发生瓦斯爆炸的高温明火才产生了瓦斯、煤尘爆炸。但是申请号为2016100281339的《一种模拟煤矿井下巷道内瓦斯、煤尘爆炸的实验装置及方法》的专利申请中，瓦斯的供气管道是和粉室连通的，当瓦斯供气时需要瓦斯将煤粉吹起，然后混合并点火，一同产生爆炸。
实用新型内容
本实用新型是为了解决现有的瓦斯、煤尘爆炸实验装置并不能真正模拟瓦斯、煤尘爆炸的环境和过程会导致相关研究产生偏差的问题，进而提出了一种一种模拟煤矿井下巷道内瓦斯、煤尘爆炸的实验装置。
一种模拟煤矿井下巷道内瓦斯、煤尘爆炸的实验装置，所述实验装置包括爆炸模拟仓(100)，爆炸模拟仓(100)上开有一个插口(101)，插口内插有插板(102)；
插板(102)将爆炸模拟仓(100)分成两个腔体，分别为瓦斯爆炸腔体(4)和扩散爆炸主腔体(15)，在扩散爆炸主腔体(15)垂直的方向上设有若干扩散爆炸支腔体(17)，且扩散爆炸主腔体(15)与扩散爆炸支腔体(17)相连通；
所述扩散爆炸主腔体(15)上方设有煤粉承托板(150)，煤粉承托板(150)上设有若干煤粉落口(151)，煤粉承托板(150)与爆炸模拟仓(100)的顶板之间留有距离，煤粉承托板与爆炸模拟仓顶板之间距离所对应的缝隙形成煤粉堆放空间(153)，与煤粉堆放空间对应的插板上设有气流口(112)；煤粉承托板(150)相对应的爆炸模拟仓(100)的顶板上开有舱盖(106)；
与煤粉承托板下方的扩散爆炸主腔体对应的插板上设有分隔膜固定口(122)，分隔膜固定口(122)上设有分隔膜。
进一步地，所述分隔膜为聚四氟乙烯薄膜。
进一步地，所述实验装置还包括真空泵(2)、点火电极(5)、电磁阀(10)、若干个压力传感器(11)、截止阀(12)、若干个火焰传感器(14)和瓦斯储气瓶(8)；
瓦斯储气瓶(8)通过管路连接到瓦斯爆炸腔体内部，所述管路上设有截止阀(12)；所述瓦斯爆炸腔体(4)前端设有点火电极(5)；
瓦斯爆炸腔体(4)的两个侧壁上分别设有压力传感器安装口(16)和火焰传感器安装口(13)；
扩散爆炸主腔体(15)的两个侧壁上分别设有若干个压力传感器安装口(16)和若干个火焰传感器安装口(13)，并且在每个扩散爆炸支腔体(17)与扩散爆炸主腔体(15)相接通处的侧壁上分别设有个压力传感器安装口(16)和火焰传感器安装口(13)，
所述的压力传感器安装口处均设有压力传感器(11)，所述火焰传感器安装口处均设有火焰传感器(14)；
瓦斯爆炸腔体(4)通过管路连接真空泵(2)，瓦斯爆炸腔体(4)连接真空泵(2)的管路上设有电磁阀(10)。
进一步地，所述实验装置还包括高速数据采集器(3)，高速数据采集器(3)用于采集压力传感器(11)和火焰传感器(14)的数据。
进一步地，所述爆炸模拟仓(100)由高强度钢铸造而成。
本实用新型的效果：
本实用新型所述的分隔膜能够分隔瓦斯爆炸腔体和扩散爆炸主腔体，以便瓦斯爆炸腔体能够形成一个相对封闭的环境，从而有利于瓦斯爆炸腔体内的瓦斯浓度快速增加，从而达到实验所仿真爆炸时需要的瓦斯浓度，不但能够减少瓦斯消耗，也一定程度上减少瓦斯引起的空气污染。同时由于分隔膜的设置，还能够保证瓦斯爆炸腔体内的瓦斯爆炸瞬间，气流不能够直接涌向煤粉承托板下方的扩散爆炸主腔体内，而是第瞬间使气流流进煤粉堆放空间，将煤粉承托板上的煤粉吹起，从煤粉落口落下并在扩散爆炸主腔体内形成粉尘弥漫的环境；然后气流冲破分隔膜，进而引发粉尘爆炸或者瓦斯、煤尘爆炸。所以本实用新型的爆炸环境与真实的爆炸情况十分接近，能够达到90％以上的相似程度，使得后续研究有一个相对准确的模拟环境和基础，很大程度上避免了后续研究产生较大的偏差甚至错误。
同时由于本实用新型是利用瓦斯爆炸产生的气流将煤粉吹起并营造煤粉弥漫的环境，所以相比背景技术中提到的专利申请，不用额外增加高压储气瓶、空气压缩机和增压泵的设备，能够大大减少实验装置的制造成本。
附图说明
图1为爆炸模拟仓侧视结构示意图；
图2为插板结构示意图；
图3为爆炸模拟仓外部俯视结构示意图；
图4为爆炸模拟仓内部俯视结构示意图；
图5为实验装置的整体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：
一种模拟煤矿井下巷道内瓦斯、煤尘爆炸的实验装置，所述实验装置包括爆炸模拟仓100，爆炸模拟仓100上开有一个插口101，插口内插有插板102；
如图1至图4所示，插板102将爆炸模拟仓100分成两个腔体，分别为瓦斯爆炸腔体4和扩散爆炸主腔体15，在扩散爆炸主腔体15垂直的方向上设有若干扩散爆炸支腔体17，且扩散爆炸主腔体15与扩散爆炸支腔体17相连通；
所述扩散爆炸主腔体15上方设有煤粉承托板150，煤粉承托板150上设有若干煤粉落口151，煤粉承托板150与爆炸模拟仓100的顶板之间留有1至3厘米距离，煤粉承托板与爆炸模拟仓顶板之间距离所对应的缝隙形成煤粉堆放空间153，与煤粉堆放空间对应的插板上设有气流口112，用于瓦斯爆炸时使气流流进煤粉堆放空间，将煤粉承托板上的煤粉吹起，从煤粉落口151落下并在扩散爆炸主腔体内形成粉尘弥漫的环境，模拟瓦斯引起的粉尘爆炸的环境，也就是用于仿真井下粉尘环境以及瓦斯爆炸进一步引起的次生粉尘环境，从而能够接近真实地模拟和还原井下瓦斯爆炸的真实情况，为井下巷道内瓦斯、煤尘爆炸研究提供更为真实的研究环境和研究基础；煤粉承托板150相对应的爆炸模拟仓100的顶板上开有舱盖106，可以是一个整体的舱盖，也可以是并排设置的多个舱盖106，如图所示，多个舱盖通过舱盖栓卡主，避免爆炸将舱盖丁开；
与煤粉承托板下方的扩散爆炸主腔体对应的插板上设有分隔膜固定口122，分隔膜固定口122上设有分隔膜，所述的分隔膜能够分隔瓦斯爆炸腔体4和扩散爆炸主腔体15，以便瓦斯爆炸腔体能够形成一个相对封闭的环境，从而有利于瓦斯爆炸腔体内的瓦斯浓度快速增加，从而达到实验所仿真爆炸时需要的瓦斯浓度，不但能够减少瓦斯消耗，也一定程度上减少瓦斯引起的空气污染。同时由于分隔膜的设置，还能够保证瓦斯爆炸腔体内的瓦斯爆炸瞬间，气流不能够直接涌向煤粉承托板下方的扩散爆炸主腔体内，而是第瞬间使气流流进煤粉堆放空间，将煤粉承托板上的煤粉吹起，从煤粉落口151落下并在扩散爆炸主腔体内形成粉尘弥漫的环境；然后气流冲破分隔膜，进而引发粉尘爆炸或者瓦斯、煤尘爆炸。
具体实施方式二：
本实施方式所述分隔膜为聚四氟乙烯薄膜。
其他结构与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：
如图5所示，本实施方式所述实验装置还包括真空泵2、点火电极5、电磁阀10、若干个压力传感器11、截止阀12、若干个火焰传感器14和瓦斯储气瓶8；
瓦斯储气瓶8通过管路连接到瓦斯爆炸腔体内部，所述管路上设有截止阀12；所述瓦斯爆炸腔体4前端设有点火电极5，点火电极5用于瓦斯爆炸腔体内的点火；
瓦斯爆炸腔体4的两个侧壁上分别设有压力传感器安装口16和火焰传感器安装口13；
扩散爆炸主腔体15的两个侧壁上分别设有若干个压力传感器安装口16和若干个火焰传感器安装口13，并且在每个扩散爆炸支腔体17与扩散爆炸主腔体15相接通处的侧壁上分别设有个压力传感器安装口16和火焰传感器安装口13，
所述的压力传感器安装口处均设有压力传感器11，所述火焰传感器安装口处均设有火焰传感器14；用于研究爆炸前和爆炸过程中，瓦斯爆炸腔体、扩散爆炸主腔体、扩散爆炸支腔体的压力变化情况和火焰传导情况和参数，以及爆炸情况。
瓦斯爆炸腔体4通过管路连接真空泵2，瓦斯爆炸腔体4连接真空泵2的管路上设有电磁阀10。
其他结构与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：
本实施方式所述实验装置还包括高速数据采集器3，高速数据采集器3用于采集压力传感器11和火焰传感器14的数据。
其他结构与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：
本实施方式所述爆炸模拟仓100由高强度钢铸造而成。
其他结构与具体实施方式一至三之一相同。
Claims (5)
1.一种模拟煤矿井下巷道内瓦斯、煤尘爆炸的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括爆炸模拟仓(100)，爆炸模拟仓(100)上开有一个插口(101)，插口内插有插板(102)；
插板(102)将爆炸模拟仓(100)分成两个腔体，分别为瓦斯爆炸腔体(4)和扩散爆炸主腔体(15)，在扩散爆炸主腔体(15)垂直的方向上设有若干扩散爆炸支腔体(17)，且扩散爆炸主腔体(15)与扩散爆炸支腔体(17)相连通；
所述扩散爆炸主腔体(15)上方设有煤粉承托板(150)，煤粉承托板(150)上设有若干煤粉落口(151)，煤粉承托板(150)与爆炸模拟仓(100)的顶板之间留有距离，煤粉承托板与爆炸模拟仓顶板之间距离所对应的缝隙形成煤粉堆放空间(153)，与煤粉堆放空间对应的插板上设有气流口(112)；煤粉承托板(150)相对应的爆炸模拟仓(100)的顶板上开有舱盖(106)；
与煤粉承托板下方的扩散爆炸主腔体对应的插板上设有分隔膜固定口(122)，分隔膜固定口(122)上设有分隔膜。
2.根据权利要求1所述的一种模拟煤矿井下巷道内瓦斯、煤尘爆炸的实验装置，其特征在于，所述分隔膜为聚四氟乙烯薄膜。
3.根据权利要求1或2所述的一种模拟煤矿井下巷道内瓦斯、煤尘爆炸的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括真空泵(2)、点火电极(5)、电磁阀(10)、若干个压力传感器(11)、截止阀(12)、若干个火焰传感器(14)和瓦斯储气瓶(8)；
瓦斯储气瓶(8)通过管路连接到瓦斯爆炸腔体内部，所述管路上设有截止阀(12)；所述瓦斯爆炸腔体(4)前端设有点火电极(5)；
瓦斯爆炸腔体(4)的两个侧壁上分别设有压力传感器安装口(16)和火焰传感器安装口(13)；
扩散爆炸主腔体(15)的两个侧壁上分别设有若干个压力传感器安装口(16)和若干个火焰传感器安装口(13)，并且在每个扩散爆炸支腔体(17)与扩散爆炸主腔体(15)相接通处的侧壁上分别设有个压力传感器安装口(16)和火焰传感器安装口(13)，
所述的压力传感器安装口处均设有压力传感器(11)，所述火焰传感器安装口处均设有火焰传感器(14)；
瓦斯爆炸腔体(4)通过管路连接真空泵(2)，瓦斯爆炸腔体(4)连接真空泵(2)的管路上设有电磁阀(10)。
4.根据权利要求3所述的一种模拟煤矿井下巷道内瓦斯、煤尘爆炸的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括高速数据采集器(3)，高速数据采集器(3)用于采集压力传感器(11)和火焰传感器(14)的数据。
5.根据权利要求4所述的一种模拟煤矿井下巷道内瓦斯、煤尘爆炸的实验装置，其特征在于，所述爆炸模拟仓(100)由高强度钢铸造而成。
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Cited By (2)
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