用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的动力系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的动力系统，包括用于充装模拟实验材料的压力容器，压力容器固定在地面且开有容器开口，压力容器上设有容器充气孔及可开闭的进煤口，还包括连接容器开口与实验巷道的出口装置，出口装置内设有用于密封和受压时打开容器开口的泄爆机构；从进煤口向压力容器加入煤体颗粒，从容器充气孔充入瓦斯气体，当压力达到泄爆机构的爆破点时容器开口瞬间打开，此时压力容器与实验巷道连通，煤体破碎并抛出，动力效应模拟实验得以开始；本实用新型专利技术结构简单，有利于更清楚地认识煤与瓦斯突出致灾机理及发生、发展规律，有效控制煤与瓦斯突出灾害。

【技术实现步骤摘要】
用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的动力系统
本技术涉及一种矿山灾害模拟实验系统，特别涉及一种用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的动力系统。
技术介绍
煤与瓦斯突出是我国煤炭开采中最为严重的灾害之一。突出发生时产生的动力效应能够摧毁生产系统，造成人员伤亡，且易引发煤尘和瓦斯爆炸等重大事故。因此，要最大限度地降低灾害的破坏作用，就必须对煤与瓦斯突出的致灾机理进行研究，探索有效的灾害控制方法和措施。煤与瓦斯突出的整体过程可以看作是两个不同阶段，其中一个阶段是突出煤体的破碎过程，其主要表现特征是煤体在地应力、瓦斯压力以及采掘活动的共同作用下产生破坏并与煤壁剥离，煤体中的吸附瓦斯不断解吸，游离瓦斯释放，在突出孔洞内部形成煤一瓦斯两相流；另一个阶段是煤体破碎后的抛出过程，即动力效应阶段，也即上一阶段形成的煤一瓦斯两相流喷出突出孔洞并在巷道中分选堆积的过程，该阶段在不考虑顶板垮落的情况下，地应力起次要作用，而瓦斯气体的推动起支配作用。 由于煤与瓦斯突出的复杂性以及研究方法和手段的限制，国内外对煤与瓦斯突出后的致灾理论研究较少。突出动力灾害实验室模拟和现场实际观测都存在着无法克服的困难。虽然目前国内外已经开展了大量的煤与瓦斯突出实验，并取得了许多突破性的进展，但研究成果大多集中在吸附解吸规律、煤体破坏规律、地应力作用、型煤参数等方面，很多问题如煤与瓦斯突出过程中的流体运动参数及流动状态、冲击波形成机理及对主要通风设施的冲击破坏作用、破坏效果、致灾条件及预警防护等方面的研究比较少，其主要原因有:第一，由于固气两相流问题的复杂性，目前仍没有非常成熟的理论成果来解释两相流的运动规律；第二，现有的煤与瓦斯突出实验室突出模型很难达到现场实际条件的要求，动力效应实验效果不明显；第三，突出现场产生动力破坏和冲击的有关描述不够详细，且由于煤矿安全法规和安全设备限制，突出现场图片和视频资料很少，不利于问题的研究。以上这些原因导致突出致灾研究方面相对滞后，人们无法从根本上阐述突出所带来的危害，更无法直接应用理论分析得出的结论来指导实践。 因此，有必要开发一种专门用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的实验装置，以通过实验室实验了解煤与瓦斯突出的致灾及控制条件，通过动力效应实验研究更清楚地认识煤与瓦斯突出致灾机理及发生、发展规律，有效控制煤与瓦斯突出灾害，而该装置中最为关键的部分即其动力系统。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的动力系统，以通过实验室实验了解煤与瓦斯突出的致灾及控制条件，通过动力效应实验研究更清楚地认识煤与瓦斯突出致灾机理及发生、发展规律，有效控制煤与瓦斯突出灾害。 本技术的用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的动力系统，包括用于充装模拟实验材料的压力容器，所述压力容器固定在地面且开有容器开口，所述压力容器上设有容器充气孔及可开闭的进煤口，还包括连接所述容器开口与实验巷道的出口装置，所述出口装置内设有用于密封和受压时打开所述容器开口的泄爆机构。 进一步,所述泄爆机构包括至少一个爆破片。 进一步，所述爆破片的数量为两个，所述出口装置位于两个所述爆破片之间的部位形成隔离室并且设有连通所述隔离室的隔离室充气孔。 进一步，所述出口装置包括加厚接管及变径接管，所述加厚接管的一端与所述容器开口连接、另一端与所述变径接管的粗管部通过第一法兰进行连接，所述变径接管的细管部与所述实验巷道通过第二法兰进行连接，两个所述爆破片分别夹持在所述第一法兰的法兰盘和第二法兰的法兰盘之间，所述隔离室充气孔设置在所述变径接管上。 进一步，所述压力容器为底部设有鞍式支座的卧式压力容器，还包括通过地脚螺栓固定在地面且与所述鞍式支座固定连接的底座，所述底座为层状结构并且各层之间的相对距离可调节，使得所述压力容器与地面间的相对高度可调节。 进一步，所述底座包括上平台和下平台，所述上平台和下平台之间设有用于调节相对距离的调节螺杆。 进一步，所述压力容器、加厚接管及变径接管上均设有用于安装传感器的传感器孔。 本技术的有益效果:本技术的用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的动力系统，从进煤口向压力容器加入煤体颗粒，从容器充气孔充入瓦斯气体，当压力达到泄爆机构的爆破点时容器开口瞬间打开，此时压力容器与实验巷道连通，煤体破碎并抛出，动力效应模拟实验得以开始；本技术结构简单、使用方便，有利于更清楚地认识煤与瓦斯突出致灾机理及发生、发展规律，有效控制煤与瓦斯突出灾害。 【附图说明】 下面结合附图和实施例对本技术作进一步描述: 图1为本技术的结构示意图； 图2为本技术的动力原理简图。 【具体实施方式】 图1为本技术的结构示意图，如图所示:本实施例的用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的动力系统，包括用于充装模拟实验材料的压力容器1，所述压力容器I固定在地面且开有容器开口 11，所述压力容器I上设有容器充气孔12及可开闭的进煤口 13，还包括连接所述容器开口 11与实验巷道9的出口装置，所述出口装置内设有用于密封和受压时打开所述容器开口 11的泄爆机构；压力容器I为能够承载内部高压的密闭设备；模拟实验材料包括媒体颗粒和瓦斯气体，其中容器充气孔12可与高压气瓶连接、用于充入瓦斯气体，进煤口 13设于压力容器I顶部、通过阀门进行开启及关闭；实验巷道9为模拟矿井巷道网络的管道；容器开口 11开设在压力容器I下部，通过主要由管道组成的出口装置与实验巷道9连通，并且由泄爆机构进行封闭，以实现压力容器I的整体密封；泄爆机构能够在规定的温度和压力下爆破、泄放压力；从进煤口 13向压力容器I加入煤体颗粒，从容器充气孔12充入瓦斯气体，通过充气加压方式完成煤体颗粒的气体吸附过程，当压力达到泄爆机构的爆破点时容器开口 11瞬间打开，此时压力容器I与实验巷道9连通，煤体破碎并抛出，动力效应模拟实验得以开始。 本实施例中，所述泄爆机构包括至少一个爆破片2 ;泄爆机构可采用现有任何结构的爆破片2，在此不赘述其结构；采用爆破片2具有结构简单、安装维修方便、价格低廉等优点，而且其耐腐蚀、密封性能可靠，保证压力容器I在动力效应实验开始前的密封性能；爆破片2的数量则根据实际需要而定；在采用一个爆破片2时，可将爆破片2安装在出口装置的任何位置；如需煤体颗粒的气体吸附过程，则先向压力容器I中充入小于且接近爆破片2爆破压力的气体，此时爆破片不会破裂；实验需打开容器开口 11时，再向压力容器I内充气，使压力容器I内气体压力超过爆破片2爆破压力，爆破片2破碎，从而实现容器开口11的瞬间打开。 本实施例中，所述爆破片2的数量为两个，所述出口装置位于两个所述爆破片2 (包括靠近实验巷道9的爆破片A21和靠近压力容器I的爆破片B22)之间的部位形成隔离室3并且设有连通所述隔离室3的隔离室充气孔31 ;隔离室3即出口装置中两个爆破片2所形成的密闭空间，隔离室充气孔31与容器充气孔12结构及功能均一致；同时使用两个爆破片2比仅仅使用一个爆破片2具有更为突出的技术效果，使用一个爆破片2时，爆破片2的破损需要对整个压力容器I充气，充气对象体积大，出口打开时间长，爆破片2破碎时间不易控制；而使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的动力系统，其特征在于：包括用于充装模拟实验材料的压力容器，所述压力容器固定在地面且开有容器开口，所述压力容器上设有容器充气孔及可开闭的进煤口，还包括连接所述容器开口与实验巷道的出口装置，所述出口装置内设有用于密封和受压时打开所述容器开口的泄爆机构。

【技术特征摘要】
1.一种用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的动力系统，其特征在于:包括用于充装模拟实验材料的压力容器，所述压力容器固定在地面且开有容器开口，所述压力容器上设有容器充气孔及可开闭的进煤口，还包括连接所述容器开口与实验巷道的出口装置，所述出口装置内设有用于密封和受压时打开所述容器开口的泄爆机构。2.根据权利要求1所述的用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的动力系统，其特征在于:所述泄爆机构包括至少一个爆破片。3.根据权利要求2所述的用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的动力系统，其特征在于:所述爆破片的数量为两个，所述出口装置位于两个所述爆破片之间的部位形成隔离室并且设有连通所述隔离室的隔离室充气孔。4.根据权利要求3所述的用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的动力系统，其特征在于:所述出口装置包括加厚接管及变径接管，所述加厚接管的一端与所述容器开口连接、另一端与所述变径接管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡千庭，文光才，孙东玲，苗法田，王波，杨慧明，刘延保，张淑同，戴林超，于海云，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆;85