一種用于模擬礦井防爆墻的測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦井下熱動(dòng)力災(zāi)害防治研究領(lǐng)域，特別是涉及一種用于模擬礦井防爆墻的測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著煤層開采工藝、技術(shù)不斷進(jìn)步和深度加大，造成的礦井熱動(dòng)力災(zāi)害事故發(fā)生極為頻繁，其中瓦斯爆炸及煤自燃事故具有隱蔽性強(qiáng)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)不精確、治理難度大、后果嚴(yán)重等顯著特點(diǎn)。通常為了防治采空區(qū)遺煤自燃及保證鄰近工作面的順利開采，需要在停采線或聯(lián)絡(luò)巷處修建密閉墻。然而當(dāng)前井下密閉墻的材料、技術(shù)及工藝難以達(dá)標(biāo)、厚度位置設(shè)置不合理更是導(dǎo)致密閉墻難以保持穩(wěn)定性的首要因素。一旦井下發(fā)生瓦斯爆炸等沖擊災(zāi)害，極易造成密閉墻破損，進(jìn)而引起漏風(fēng)，導(dǎo)致煤自燃危險(xiǎn)性增加。
[0003]因此，研究瓦斯爆炸對(duì)保證井下密閉墻的穩(wěn)定性、可靠性有重要意義;然而目前還沒有關(guān)于這方面的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于模擬礦井防爆墻的測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法，可以填補(bǔ)瓦斯爆炸對(duì)保證井下密閉墻的穩(wěn)定性、可靠性研究領(lǐng)域的空白。
[0005]—種用于模擬礦井防爆墻的測(cè)試系統(tǒng)，包括巷道密閉模擬裝置、配氣子系統(tǒng)、點(diǎn)火子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、同步控制子系統(tǒng)、高速攝影子系統(tǒng)和透射式動(dòng)態(tài)焦散試驗(yàn)子系統(tǒng);所述巷道密閉模擬裝置由玻璃圍繞形成，其內(nèi)部安裝有防爆墻，所述防爆墻將所述巷道密閉模擬裝置的內(nèi)部空間分割為第一密閉室和第二密閉室;所述配氣子系統(tǒng)將瓦斯和空氣混合后栗入所述第一密閉室;所述同步控制子系統(tǒng)控制所述點(diǎn)火子系統(tǒng)工作，以點(diǎn)燃所述第一密閉室中的瓦斯空氣混合氣體，所述同步控制子系統(tǒng)還同步控制第一高速攝影儀從平行于所述防爆墻的方向錄制所述巷道密閉模擬裝置的影像;所述數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)獲取瓦斯爆炸過(guò)程中所述第一密閉室中的火焰和壓力信息以及所述防爆墻的位移信息;所述同步控制子系統(tǒng)在瓦斯爆炸結(jié)束后控制透射式動(dòng)態(tài)焦散試驗(yàn)子系統(tǒng)從垂直于所述防爆墻的方向錄制所述防爆墻的影像;所述高速攝影子系統(tǒng)存儲(chǔ)并對(duì)所述第一高速攝影儀和透射式動(dòng)態(tài)焦散試驗(yàn)子系統(tǒng)錄制的影像進(jìn)行處理和分析。
[0006]優(yōu)選地，所述測(cè)試系統(tǒng)還包括取排氣子系統(tǒng)，用于在所述配氣子系統(tǒng)向所述第一密閉室中栗入瓦斯空氣混合氣體前將所述第一密閉室和第二密閉室抽真空。
[0007]優(yōu)選地，所述巷道密閉模擬裝置內(nèi)部的底面設(shè)有第一鋼板、第二鋼板和第三鋼板，所述第三鋼板置于所述巷道密閉模擬裝置的底面上，所述第一鋼板和第二鋼板置于所述第三鋼板上，且所述第一鋼板和第二鋼板之間具有空隙，所述防爆墻底端即安裝在該空隙中。
[0008]優(yōu)選地，所述防爆墻頂端設(shè)有壓力板，以向所述防爆墻施加壓力，所述巷道密閉模擬裝置內(nèi)部的頂面上固定有陶瓷板和木板，所述陶瓷板和木板位于所述壓力板的兩側(cè)。
[0009]優(yōu)選地，所述配氣子系統(tǒng)包括瓦斯瓶和空氣瓶，所述瓦斯瓶和空氣瓶通過(guò)管道和自動(dòng)配氣儀連接，所述自動(dòng)配氣儀抽取所述瓦斯瓶中的瓦斯和所述空氣瓶中的空氣，按照瓦斯的爆炸比例配制后栗入所述第一密閉室。
[0010]優(yōu)選地，所述點(diǎn)火子系統(tǒng)包括點(diǎn)火器和設(shè)置在所述第一密閉室中且與所述點(diǎn)火器電連接的點(diǎn)火探針，所述點(diǎn)火探針在所述點(diǎn)火器的控制下產(chǎn)生電火花以點(diǎn)燃所述第一密閉室中的瓦斯空氣混合氣體。
[0011]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集器、安裝在所述第一密閉室內(nèi)部且與所述數(shù)據(jù)采集器電連接的多個(gè)火焰?zhèn)鞲衅?、多個(gè)壓力傳感器以及安裝在所述防爆墻上且與所述數(shù)據(jù)采集器電連接的位移傳感器，所述火焰?zhèn)鞲衅骱蛪毫鞲衅鞣謩e檢測(cè)瓦斯爆炸過(guò)程中的火焰信息和壓力信息，所述位移傳感器檢測(cè)所述防爆墻的位移信息，所述數(shù)據(jù)采集器獲取所述火焰信息、壓力信息和位移信息，生成并存儲(chǔ)記錄所述火焰信息、壓力信息和位移信息的表格文件。
[0012]優(yōu)選地，所述透射式動(dòng)態(tài)焦散試驗(yàn)子系統(tǒng)包括激光發(fā)射器、擴(kuò)束鏡、第一透鏡、第二高速攝影儀和第二透鏡，瓦斯爆炸結(jié)束后，所述同步控制子系統(tǒng)控制所述激光發(fā)射器發(fā)射激光，同時(shí)控制所述第二高速攝影儀錄制所述防爆墻的影像;所述激光發(fā)射器發(fā)出的激光經(jīng)所述擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后由所述第一透鏡折射為平行光垂直射向所述防爆墻，從所述防爆墻裂隙中射出的光經(jīng)所述第二透鏡折射后被所述第二高速攝影儀記錄。
[0013]本發(fā)明實(shí)施例的還提供了一種用于模擬礦井防爆墻的測(cè)試方法，所述測(cè)試方法包括以下步驟:配氣子系統(tǒng)將瓦斯和空氣混合后栗入巷道密閉模擬裝置，所述巷道密閉模擬裝置由玻璃圍繞形成，其內(nèi)部安裝有防爆墻，所述防爆墻將所述巷道密閉模擬裝置的內(nèi)部空間分割為第一密閉室和第二密閉室，混合后的瓦斯和空氣混合氣體即栗入所述第一密閉室；同步控制子系統(tǒng)同步控制點(diǎn)火子系統(tǒng)和第一高速攝影儀開始工作，所述點(diǎn)火子系統(tǒng)將所述第一密閉室中的瓦斯空氣混合氣體點(diǎn)燃后，所述第一高速攝影儀從平行于所述防爆墻的方向錄制所述巷道密閉模擬裝置的影像;數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)在瓦斯爆炸過(guò)程中獲取所述第一密閉室中的火焰和壓力信息以及所述防爆墻的位移信息;所述同步控制子系統(tǒng)在瓦斯爆炸結(jié)束后控制透射式動(dòng)態(tài)焦散試驗(yàn)子系統(tǒng)從垂直于所述防爆墻的方向錄制所述防爆墻的影像;高速攝影子系統(tǒng)存儲(chǔ)并對(duì)所述第一高速攝影儀和透射式動(dòng)態(tài)焦散試驗(yàn)子系統(tǒng)錄制的影像進(jìn)行處理和分析。
[0014]優(yōu)選地，步驟配氣子系統(tǒng)將瓦斯和空氣混合后栗入巷道密閉模擬裝置前，所述測(cè)試方法還包括:取排氣子系統(tǒng)將所述第一密閉室和第二密閉室抽真空。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于模擬礦井防爆墻的測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法，巷道密閉模擬裝置由玻璃圍繞形成，其內(nèi)部安裝有防爆墻;配氣子系統(tǒng)將瓦斯和空氣混合后栗入巷道密閉模擬裝置內(nèi)；同步控制子系統(tǒng)控制點(diǎn)火子系統(tǒng)點(diǎn)燃第瓦斯空氣混合氣體并同步控制第一高速攝影儀錄制巷道密閉模擬裝置的影像;瓦斯爆炸結(jié)束后，同步控制子系統(tǒng)控制透射式動(dòng)態(tài)焦散試驗(yàn)子系統(tǒng)錄制防爆墻的影像;在瓦斯爆炸過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還獲取巷道密閉模擬裝置內(nèi)的火焰信息、壓力信息和防爆墻的位移信息，高速攝影子系統(tǒng)存儲(chǔ)并對(duì)第一高速攝影儀和透射式動(dòng)態(tài)焦散試驗(yàn)子系統(tǒng)錄制的影像進(jìn)行處理和分析，研究分析瓦斯爆炸沖擊與防爆墻墻的相互作用，以及多重應(yīng)力耦合作用下防爆墻的局部破壞、裂紋演化衍生機(jī)理等特性，對(duì)優(yōu)化防爆墻力學(xué)和形態(tài)參數(shù)具有重大意義。
【附圖說(shuō)明】
[0016]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于模擬礦井防爆墻的測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為圖1中測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法的步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于模擬礦井防爆墻的測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法，巷道密閉模擬裝置由玻璃圍繞形成，其內(nèi)部安裝有防爆墻;配氣子系統(tǒng)將瓦斯和空氣混合后栗入巷道密閉模擬裝置內(nèi)；同步控制子系統(tǒng)控制點(diǎn)火子系統(tǒng)點(diǎn)燃第瓦斯空氣混合氣體并同步控制第一高速攝影儀錄制巷道密閉模擬裝置的影像;瓦斯爆炸結(jié)束后，同步控制子系統(tǒng)控制透射式動(dòng)態(tài)焦散試驗(yàn)子系統(tǒng)錄制防爆墻的影像;在瓦斯爆炸過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還獲取巷道密閉模擬裝置內(nèi)的火焰信息、壓力信息和防爆墻的位移信息，高速攝影子系統(tǒng)存儲(chǔ)并對(duì)第一高速攝影儀和透射式動(dòng)態(tài)焦散試驗(yàn)子系統(tǒng)錄制的影像進(jìn)行處理和分析，從而填補(bǔ)了瓦斯爆炸對(duì)保證井下密閉墻的穩(wěn)定性、可靠性研究領(lǐng)域的空白。
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部