一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验系统技术方案

一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验系统，适用于可燃气体的重复爆炸研究。系统包括模拟煤矿角联巷网、两个甲烷空气预混气袋、高频火焰传感器、高频压力传感器、高压放电火花塞、高压屏蔽电缆、高压放电点火器、火焰信号传输线、火焰数据采集器、压力信号传输线、压力数据采集器、数据处理器。本发明专利技术具有结构简单、灵活组合、综合功能多等优点，既可以形象地再现瓦斯初次爆炸引燃二次爆炸的发展过程，又可以研究煤矿角联巷网中风流流动的变化规律。

An experimental system for simulating repeated gas explosion in coal mine tunnel

The utility model relates to a test system for simulating the repeated explosion of gas in a coal mine corner joint lane network, which is suitable for the repeated explosion of combustible gas. The simulation system includes mine angle net, Lian Xiang two methane air premixed gas bag, high-frequency flame sensor, pressure sensor, high frequency high voltage discharge spark plug, high-voltage shielded cable, high-voltage discharge ignition, flame signal transmission line, the pressure data of flame data acquisition, transmission line, pressure signal acquisition, data processor. The invention has the advantages of simple structure, flexible combination, comprehensive functions, which can vividly reproduce the initial development process of gas explosion ignited a two explosion, and variation of coal flow angle of airflow Lian Xiang in the net.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可燃气体的爆炸试验
，具体涉及一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验系统。
技术介绍
据统计，新中国成立至今，全国煤矿发生一次死亡百人以上的特别重大事故24起，死亡3780人，其中爆炸(包括瓦斯爆炸、瓦斯煤尘爆炸和煤尘爆炸)事故有21起，造成3424人死亡，事故起数和死亡人数占比分别为87.5％和90.58％。煤矿井下发生瓦斯爆炸后，冲击波和火焰面沿着井下巷道向前传播过程中，前驱冲击波可以将采空区或其它地点积存的瓦斯冲出，若新的瓦斯浓度达到爆炸极限，当滞后于冲击波的火焰到达该可燃区域后，极有可能发生瓦斯重复爆炸。与一次爆炸相比，瓦斯重复爆炸往往造成更大的人员伤亡和财产损失。从各种文献和报道中得知，国内外专家对瓦斯重复爆炸的研究较少，而且现有的瓦斯爆炸试验成果大多是在球体或平直管道内开展实验获得的，关于模拟煤矿角联巷网内的瓦斯重复爆炸更是缺乏研究，其形成的机理及影响因素也并不十分清楚。所以，有必要专利技术一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验系统，为预防和控制煤矿瓦斯爆炸灾害提供理论指导。
技术实现思路
技术问题：针对目前国内外对模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸缺乏实验研究，以及对瓦斯重复爆炸形成机理及影响因素并不十分清楚的现状，本专利技术提供一种结构简单、灵活组合、综合功能多的模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验系统，通过本专利技术能研究模拟煤矿角联巷网内的瓦斯重复爆炸超压发展规律、瓦斯重复爆炸火焰传播规律、瓦斯重复爆炸引起的风流变化规律。技术方案：一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验系统，包括模拟煤矿角联巷网、设定在模拟煤矿角联巷网内的前后两个甲烷空气预混气袋、设定在模拟煤矿角联巷网外壁面上的高频火焰传感器和高频压力传感器、一端伸入前一个甲烷空气预混气袋内的高压放电火花塞、通过高压屏蔽电缆与高压放电火花塞另一端相连的高压放电点火器、通过火焰信号传输线与高频火焰传感器相连的火焰数据采集器、通过压力信号传输线与高频压力传感器相连的压力数据采集器、与火焰数据采集器和压力数据采集器相连的数据处理器；所述模拟煤矿角联巷网的最左端设有一个法兰盘，法兰盘的中心位置设有一个小孔，小孔的直径等于所述高压放电火花塞的外径；所述高压放电火花塞的一端通过所述法兰盘的小孔伸入所述前一个甲烷空气预混气袋内；所述模拟煤矿角联巷网的最右端始终敞开；所述前后两个甲烷空气预混气袋内设有配置好的甲烷与空气预混气体；所述高频火焰传感器的响应时间小于5ms，所述高频压力传感器的测量范围为0～0.6MPa；所述高压放电点火器的点火能量为2～100J；所述火焰数据采集器和压力数据采集器的响应时间小于1ms。所述前一个甲烷空气预混气袋内的甲烷空气预混气体被所述高压放电火花塞打出的电火花引爆后，形成的瓦斯爆炸火焰面和冲击波沿着所述模拟煤矿角联巷网传播，冲击波击破后一个甲烷空气预混气袋后，当滞后于冲击波的火焰面引燃所述后一个甲烷空气预混气袋内的甲烷空气预混气体时，发生瓦斯重复爆炸，所述高频火焰传感器和所述高频压力传感器分别将瓦斯爆炸火焰信号和压力信号传输至所述火焰数据采集器和所述压力数据采集器，通过所述数据处理器储存与分析瓦斯重复爆炸数据。进一步，所述模拟煤矿角联巷网的管道过流断面为圆形或正方形，模拟煤矿角联巷网任意位置的管道过流断面积均相同，模拟煤矿角联巷网的管道过流断面积为0.0064～0.16m2，模拟煤矿角联巷网的管道壁面厚度为10～20mm。进一步，所述前后两个甲烷空气预混气袋内的甲烷浓度在6～15％范围内，前一个甲烷空气预混气袋安设在所述模拟煤矿角联巷网最左端的部分管道内，后一个甲烷空气预混气袋根据预先设定好的试验方案安设在所述模拟煤矿角联巷网的其它部分管道内。进一步，所述高频火焰传感器与所述高频压力传感器的数量及安设位置根据预先设定好的试验方案确定。有益效果：通过模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸试验系统进行研究，一方面可以形象地再现瓦斯初次爆炸引燃二次爆炸的发展过程，继而科学、准确地探索瓦斯重复爆炸的机理及影响因素；另一方面可以研究发生瓦斯爆炸灾变时煤矿角联巷网中风流流动的变化规律，建立角联巷网风流方向的判别式；如果把后一个甲烷空气预混气袋换成沉积的煤尘或其它粉尘类物质，利用本专利技术还可以研究煤矿角联巷网内瓦斯爆炸引燃粉尘爆炸的特性；另外，本专利技术具有结构简单、灵活组合、综合功能多等优点，有利于开展教学与研究工作，对瓦斯重复爆炸特性研究具有重要意义，为煤矿瓦斯爆炸灾害的防控提供理论指导。附图说明图1为本专利技术实施例一的结构示意图。图2为本专利技术实施例二的结构示意图。图中：1—模拟煤矿角联巷网，2a—前面的甲烷空气预混气袋，2b—后面的甲烷空气预混气袋，3—高频火焰传感器，4—高频压力传感器，5—高压放电火花塞，6—高压屏蔽电缆，7—高压放电点火器，8—火焰信号传输线，9—火焰数据采集器，10—压力信号传输线，11—压力数据采集器，12—数据处理器，13—法兰盘。具体实施方式下面结合附图和各实施例对本专利技术作进一步阐述。实施例一、如图1所示，一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验系统，包括模拟煤矿角联巷网1、设定在模拟煤矿角联巷网1内的前后两个甲烷空气预混气袋2a和2b、设定在模拟煤矿角联巷网1外壁面上的高频火焰传感器3和高频压力传感器4、一端伸入前一个甲烷空气预混气袋2a内的高压放电火花塞5、通过高压屏蔽电缆6与高压放电火花塞5另一端相连的高压放电点火器7、通过火焰信号传输线8与高频火焰传感器3相连的火焰数据采集器9、通过压力信号传输线10与高频压力传感器4相连的压力数据采集器11、与火焰数据采集器9和压力数据采集器11相连的数据处理器12；所述模拟煤矿角联巷网1的最左端设有一个法兰盘13，法兰盘13的中心位置设有一个小孔，小孔的直径等于所述高压放电火花塞5的外径，高压放电火花塞5的一端通过所述法兰盘13的小孔伸入所述前一个甲烷空气预混气袋2a内；所述模拟煤矿角联巷网1的最右端始终敞开；所述前后两个甲烷空气预混气袋2a和2b内设有10％浓度的甲烷与空气预混气体，前一个甲烷空气预混气袋2a安设在所述模拟煤矿角联巷网1最左端的部分管道内，后一个甲烷空气预混气袋2b安设在所述模拟煤矿角联巷网1的角联分支部分管道内；所述高频火焰传感器3的响应时间小于5ms，所述高频压力传感器4的测量范围为0～0.6MPa；所述高压放电点火器7的点火能量为20J；所述火焰数据采集器9和压力数据采集器11的响应时间小于1ms；所述模拟煤矿角联巷网1的管道过流断面为正方形，模拟煤矿角联巷网1任意位置的管道过流断面积均相同，模拟煤矿角联巷网1的管道过流断面积为0.04m2，模拟煤矿角联巷网1的管道壁面厚度为12mm；所述高频火焰传感器3与所述高频压力传感器4的数量及安设位置根据预先设定好的试验方案确定。实施例二、如图2所示，一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验系统，包括模拟煤矿角联巷网1、设定在模拟煤矿角联巷网1内的前后两个甲烷空气预混气袋2a和2b、设定在模拟煤矿角联巷网1外壁面上的高频火焰传感器3和高频压力传感器4、一端伸入前一个甲烷空气预混气袋2a内的高压放电火花塞5、通过高压屏蔽电缆6与高压放电火花塞5另一端相连的高压放电点火器7、通过火焰信号传输线8与高频火本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验系统，其特征在于：所述系统包括模拟煤矿角联巷网(1)、设定在模拟煤矿角联巷网(1)内的前后两个甲烷空气预混气袋(2a、2b)、设定在模拟煤矿角联巷网(1)外壁面上的高频火焰传感器(3)和高频压力传感器(4)、一端伸入前一个甲烷空气预混气袋(2a)内的高压放电火花塞(5)、通过高压屏蔽电缆(6)与高压放电火花塞(5)另一端相连的高压放电点火器(7)、通过火焰信号传输线(8)与高频火焰传感器(3)相连的火焰数据采集器(9)、通过压力信号传输线(10)与高频压力传感器(4)相连的压力数据采集器(11)、与火焰数据采集器(9)和压力数据采集器(11)相连的数据处理器(12)；所述模拟煤矿角联巷网(1)的最左端设有一个法兰盘(13)，法兰盘(13)的中心位置设有一个小孔，小孔的直径等于所述高压放电火花塞(5)的外径；所述高压放电火花塞(5)的一端通过所述法兰盘(13)的小孔伸入所述前一个甲烷空气预混气袋(2a)内；所述模拟煤矿角联巷网(1)的最右端始终敞开；所述前后两个甲烷空气预混气袋(2a、2b)内设有配置好的甲烷与空气预混气体；所述高频火焰传感器(3)的响应时间小于5ms，所述高频压力传感器(4)的测量范围为0～0.6MPa；所述高压放电点火器(7)的点火能量为2～100J；所述火焰数据采集器(9)和压力数据采集器(11)的响应时间小于1ms。所述前一个甲烷空气预混气袋(2a)内的甲烷空气预混气体被所述高压放电火花塞(5)打出的电火花引爆后，形成的瓦斯爆炸火焰面和冲击波沿着所述模拟煤矿角联巷网(1)传播，冲击波击破后一个甲烷空气预混气袋(2b)后，当滞后于冲击波的火焰面引燃所述后一个甲烷空气预混气袋(2b)内的甲烷空气预混气体时，发生瓦斯重复爆炸，所述高频火焰传感器(3)和所述高频压力传感器(4)分别将瓦斯爆炸火焰信号和压力信号传输至所述火焰数据采集器(9)和所述压力数据采集器(11)，通过所述数据处理器(12)储存与分析瓦斯重复爆炸数据。...

【技术特征摘要】
1.一种模拟煤矿角联巷网瓦斯重复爆炸的试验系统，其特征在于：所述系统包括模拟煤矿角联巷网(1)、设定在模拟煤矿角联巷网(1)内的前后两个甲烷空气预混气袋(2a、2b)、设定在模拟煤矿角联巷网(1)外壁面上的高频火焰传感器(3)和高频压力传感器(4)、一端伸入前一个甲烷空气预混气袋(2a)内的高压放电火花塞(5)、通过高压屏蔽电缆(6)与高压放电火花塞(5)另一端相连的高压放电点火器(7)、通过火焰信号传输线(8)与高频火焰传感器(3)相连的火焰数据采集器(9)、通过压力信号传输线(10)与高频压力传感器(4)相连的压力数据采集器(11)、与火焰数据采集器(9)和压力数据采集器(11)相连的数据处理器(12)；所述模拟煤矿角联巷网(1)的最左端设有一个法兰盘(13)，法兰盘(13)的中心位置设有一个小孔，小孔的直径等于所述高压放电火花塞(5)的外径；所述高压放电火花塞(5)的一端通过所述法兰盘(13)的小孔伸入所述前一个甲烷空气预混气袋(2a)内；所述模拟煤矿角联巷网(1)的最右端始终敞开；所述前后两个甲烷空气预混气袋(2a、2b)内设有配置好的甲烷与空气预混气体；所述高频火焰传感器(3)的响应时间小于5ms，所述高频压力传感器(4)的测量范围为0～0.6MPa；所述高压放电点火器(7)的点火能量为2～100J；所述火焰数据采集器(9)和压力数据采集器(11)的响应时间小于1ms。所述前一个甲烷空气预混气袋(2a)内的甲烷空气预混气体被所述高压放电...

【专利技术属性】
技术研发人员：江丙友，刘泽功，石必明，吕品，袁树杰，徐小海，张先龙，郑君，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34