一种针对冲击破碎效应对煤体产生CO进行测试的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种针对冲击破碎效应对煤体产生CO进行测试的方法及装置，首先采用低温钻孔取样法取得待测试煤样，并将煤样放入密闭样品罐中；将密闭样品罐中的煤样迅速取出，放入煤样室并用密封气囊密封；然后采用常压冲氮解析法，向煤样室中快速冲入氮气，将所述煤样室内原有的空气及CO全部吹出；设置空白对照实验和不同的实验变量，在不同的实验变量下对煤样进行冲击实验，并收集相应的实验数据；将上述空白对照试验以及不同实验变量条件下所获得的实验数据进行对比分析，探究在不同的实验变量下冲击破碎效应对煤体CO生成的影响。上述方法及装置能分析不同条件下冲击破碎效应对煤体产生CO的不同作用，提高煤自燃早期预报的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种针对冲击破碎效应对煤体产生CO进行测试的方法及装置
本专利技术涉及矿山设备
，尤其涉及一种针对冲击破碎效应对煤体产生CO进行测试的方法及装置。
技术介绍
目前，煤层自燃火灾是矿井主要灾害之一，煤自燃防治是煤矿安全一项重要工作，煤自燃防治的关键在于早期预报，目前CO含量是煤自燃早期预报中最常用的指标，现场实践表明，除了煤自燃产生CO以外，常温环境下CO也存在，这严重制约了煤自燃科学准确预测预报。通过研究发现，采煤机在进行循环割煤时，滚筒上的截齿会与煤体发生剧烈冲击破碎作用，该过程中会产生CO，这是由于煤的强烈冲击破碎可产生非氧化CO，煤被强烈冲击破碎时，煤结构中含氧官能团可被机械地激活并分解，产生CO，非氧化CO的出现，也给煤自燃早期预报带来了不确定性，但是现有技术中还没有一种专门的实验方法来探究冲击破碎效应对煤体产生CO的影响，某些尝试性的测试手段不确定性大、重复性低、效果差，因此有必要开发研究冲击破碎效应对煤体产生CO的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种针对冲击破碎效应对煤体产生CO进行测试的方法及装置，该方法能分析不同条件下冲击破碎效应对煤体产生CO的不同作用，探究在不同冲击压力、冲击周期、冲击面积、应力破碎作用、旋转破碎条件和潮湿条件下煤体产生CO的规律。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种针对冲击破碎效应对煤体产生CO进行测试的方法，所述方法包括：步骤1、采用低温钻孔取样法取得待测试煤样，并将所述煤样放入密闭样品罐中；步骤2、将所述密闭样品罐中的煤样迅速取出，放入煤样室并用密封气囊密封；步骤3、然后采用常压冲氮解析法，向所述煤样室中快速冲入氮气，将所述煤样室内原有的空气及CO全部吹出；步骤4、设置空白对照实验和不同的实验变量，在不同的实验变量下对所述煤样进行冲击实验，并收集相应的实验数据；步骤5、将上述空白对照试验以及不同实验变量条件下所获得的实验数据进行对比分析，探究在不同的实验变量下冲击破碎效应对煤体CO生成的影响。本专利技术实施例还提供一种针对冲击破碎效应对煤体产生CO进行测试的装置，所述装置包括加压旋转系统、进出气系统、多组分气体测量系统和温湿度控制预测量系统，其中：所述加压旋转系统包括冲击部件、伸缩旋转杆和液压控制器，通过驱动冲击部件对待测试煤样进行冲击加压和旋转破碎；所述冲击部件连接至伸缩旋转杆，该伸缩旋转杆与所述液压控制器控制连接，并能在所述液压控制器的控制下上下伸缩和旋转，对待测试煤样施加冲击压力或以一定速度旋转施压；所述进出气系统包括进气口、出气口和氮气瓶，通过氮气瓶和进气口向煤样室内注入氮气，并通过出气口将煤样室内气体导入色谱分析仪进行分析；所述进气口设置于所述煤样室的外侧，并依此连接有流量计、控制阀和氮气瓶，其中：所述流量计用来记录氮气瓶通入煤样室的气体流量；所述控制阀用来控制氮气瓶气体的流通；所述多组分气体测量系统包括色谱分析仪，用于接收来自所述煤样室的气体，并检测其中的CO浓度，该色谱分析仪与所述进出气系统的出气口连通；所述温湿度控制预测量系统包括雾化喷头、进水口、水箱和温度控制仪，用来对所述煤样室内的温度进行调控并实时显示，并通过雾化喷头对所述煤样室进行湿度控制；所述雾化喷头位于所述煤样室内部，用来将水雾化后喷洒在待测试煤样的上表面，该雾化喷头依此连接有进水口和水箱；所述温度控制仪位于所述煤样室的外侧，用于对所述煤样室内的温度进行调控。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，上述方法及装置能分析不同条件下冲击破碎效应对煤体产生CO的不同作用，探究在不同冲击压力、冲击周期、冲击面积、应力破碎作用、旋转破碎条件和潮湿条件下煤体产生CO的规律，从而提高煤自燃早期预报的准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供针对冲击破碎效应对煤体产生CO进行测试的方法流程示意图；图2为本专利技术实施例所提供针对冲击破碎效应对煤体产生CO进行测试的装置整体结构示意图；图3为本专利技术实施例所提供装置的另一整体结构示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本专利技术实施例提供针对冲击破碎效应对煤体产生CO进行测试的方法流程示意图，所述方法包括：步骤1、采用低温钻孔取样法取得待测试煤样，并将所述煤样放入密闭样品罐中；在该步骤中，可以在工作面或煤层巷道打钻孔采取煤样，通过对取心管和取心钻头进行降温，可以减慢CO的放散速度，同时在此过程中不断注水，保证取样环境的湿润，尽可能使煤样内的CO保持原来状态，通过这种方法定点取得煤样，并装入已检查气密性的全程一体式密闭样品罐中。具体的，还可以通过液氮法对取样管进行降温，保证在低温环境下取得待测试煤样。这里可根据需要取得多组煤样，例如可以同样的方法取9个煤样，其中7个煤样大小相同，均为直径50mm、高度为100mm的煤样；1个直径为25mm，高度为100mm的煤样；1个为直径100mm，高度为100mm的煤样，所有煤样均取自同一煤层，水平相距1米。步骤2、将所述密闭样品罐中的煤样迅速取出，放入煤样室并用密封气囊密封；在该步骤中，将煤样从密闭样品罐中取出到转入煤样室并密封，此过程需要快速完成，避免煤样长时间在空气中暴露而发生低温氧化，因此该过程要在10秒内完成。步骤3、然后采用常压冲氮解吸法，向所述煤样室中快速冲入氮气，将所述煤样室内原有的空气及CO全部吹出；在该步骤中，为了保证在开始冲击实验之前煤样室内的CO已经全部排出，需要用氮气置换，具体是将氮气瓶中的氮气通过进气口通入煤样室内，通过控制阀来控制氮气通入速度，可以设置通入速度为0.5m3/s，流量计显示通入氮气的体积，持续通入10秒，并通过色谱分析仪检测CO浓度，如果无法检测到气体中含有CO气体，则停止通入氮气；否则，一直通入氮气，直到无法检测到气体中含有CO气体为止。步骤4、设置空白对照实验和不同的实验变量，在不同的实验变量下对所述煤样进行冲击实验，并收集相应的实验数据；这里，所设置的不同的实验变量可以包括：冲击强度、冲击周期、冲击面积、破碎作用、破碎切割作用以及环境水分。在具体实现过程中，可以设置不同的实验组，每组实验均采用相同条件下获得的煤样，以减少不同煤样条件对对比实验造成的误差，具体来说：1)空白对照组0，在所设置的空白对照实验条件下，所述煤样在氧气浓度为0、环境温度20℃、没有冲击作用下进行实验，然后采用常压冲氮解析法实现脱气，获得所述煤样从放入煤样室之后所释放的全部CO量。2)实验组1，在所设置的冲击强度实验条件下，所述煤样在氧气浓度为0、环境温度20℃、冲击周期和冲击煤样面积不变的条件下，改变不同的冲击强度，对煤样进行冲击实验，然后采用常压冲氮解析法实现脱气，获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对冲击破碎效应对煤体产生CO进行测试的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、采用低温钻孔取样法取得待测试煤样，并将所述煤样放入密闭样品罐中；步骤2、将所述密闭样品罐中的煤样迅速取出，放入煤样室并用密封气囊密封；步骤3、然后采用常压冲氮解析法，向所述煤样室中快速冲入氮气，将所述煤样室内原有的空气及CO全部吹出；步骤4、设置空白对照实验和不同的实验变量，在不同的实验变量下对所述煤样进行冲击实验，并收集相应的实验数据；步骤5、将上述空白对照试验以及不同实验变量条件下所获得的实验数据进行对比分析，探究在不同的实验变量下冲击破碎效应对煤体CO生成的影响。

【技术特征摘要】
1.一种针对冲击破碎效应对煤体产生CO进行测试的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、采用低温钻孔取样法取得待测试煤样，并将所述煤样放入密闭样品罐中；步骤2、将所述密闭样品罐中的煤样迅速取出，放入煤样室并用密封气囊密封；步骤3、然后采用常压冲氮解析法，向所述煤样室中快速冲入氮气，将所述煤样室内原有的空气及CO全部吹出；步骤4、设置空白对照实验和不同的实验变量，在不同的实验变量下对所述煤样进行冲击实验，并收集相应的实验数据；步骤5、将上述空白对照试验以及不同实验变量条件下所获得的实验数据进行对比分析，探究在不同的实验变量下冲击破碎效应对煤体CO生成的影响。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所设置的不同的实验变量包括：冲击强度、冲击周期、冲击面积、破碎作用、破碎切割作用以及环境水分。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所设置的空白对照实验条件下，所述煤样在氧气浓度为0、环境温度20℃、没有冲击作用下进行实验，然后采用常压冲氮解析法实现脱气，获得所述煤样从放入煤样室之后所释放的全部CO量；在所设置的冲击强度实验条件下，所述煤样在氧气浓度为0、环境温度20℃、冲击周期和冲击煤样面积不变的条件下，改变不同的冲击强度，对煤样进行冲击实验，然后采用常压冲氮解析法实现脱气，获得所述煤样从放入煤样室之后所释放的全部CO量；在所设置的冲击周期实验条件下，所述煤样在氧气浓度为0、环境温度20℃、冲击强度不变的条件下，改变不同的冲击周期，对煤样进行冲击实验，然后采用常压冲氮解析法实现脱气，获得所述煤样从放入煤样室之后所释放的全部CO量；在所设置的冲击面积实验条件下，所述煤样在氧气浓度为0、环境温度20℃、冲击强度、周期不变的条件下，更换不同冲击面积的煤样，对煤样进行冲击实验，然后采用常压冲氮解析法实现脱气，获得所述煤样从放入煤样室之后所释放的全部CO量；在所设置的破碎作用实验条件下，所述煤样在氧气浓度为0、环境温度20℃、冲击强度、周期不变的条件下，将冲击柱换成冲击钻头，钻头冲击过程中不旋转，对煤样进行冲击实验，然后采用常压冲氮解析法实现脱气，获得所述煤样从放入煤样室之后所释放的全部CO量；在所设置的破碎切割作用实验条件下，所述煤样在氧气浓度为0、环境温度20℃、冲击强度、周期不变的条件下，将冲击柱换成冲击钻头，钻头冲击过程中以一定角速度旋转，对煤样进行冲击实验，然后采用常压冲氮解析法实现脱气，获得所述煤样从放入煤样室之后所释放的全部CO量；在所设置的环境水分以及破碎切割作用实验条件下，所述煤样在氧气浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭波，张飞超，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11