[实用新型]一种煤体温度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种煤体温度测量装置，适用于实验室应用红外热像技术进行含瓦斯煤吸附解吸及模拟突出过程中的煤体表面温度测量。

背景技术

煤与瓦斯突出机理的综合假说认为，突出是由地应力、瓦斯含量以及煤体的物理力学性质这三个因素综合作用的结果。工作面区煤体的温度和以上因素都有关系。国内国外突出实践表明，突出发生后煤体的温度有着明显的变化，其变化规律是当发生煤体压出以及倾出现象时会出现其温度上升的现象，而当突出发生的时候，其温度则会出现降低现象。因此可以利用对工作面煤体温度变化进行煤与瓦斯突出的预测预报。目前所进行的煤体温度的研究均为如测量炮眼温度、钻孔温度等的接触式测量方式，严重影响着生产的正常进行。

实用新型内容

鉴于已有实验室测量手段均为接触式测量，存在明显的不足之处，本实用新型的目的是提供一种煤体温度测量装置，实现实验室测量含瓦斯煤吸附解吸及模拟突出过程中煤体表面的温度变化。

本实用新型的技术解决方案是：一种煤体温度测量装置，包括煤体瓦斯吸附罐体（8），煤体瓦斯吸附罐体（8）底部设有透射孔（5），透射孔（5）中设有固定环（4），固定环（4）上设有锗单晶片（6），锗单晶片（6）与固定环（4）之间设有密封圈（7）。

煤体瓦斯吸附罐体（8）顶部设有高压气瓶接口（2），高压气瓶接口（2）插入煤体瓦斯吸附罐体（8）内部的长度为罐体内部高度的40%～60%。

煤体瓦斯吸附罐体（8）顶部和底部设有“O”型密封圈（1）。

本实用新型适用于实验室应用红外热像技术进行含瓦斯煤吸附解吸及模拟突出过程中的温度测量。本实用新型利用实时先进动态的红外热像技术来对工作面煤体温度的变化进行实时监测与定量描述。应用红外热像仪进行测量一方面可以进行连续实时监测，另一方面为面测，克服了点测的不足。那么对所测量得到的温度数据进行趋势变化分析，并结合电磁辐射、声发射等其他技术手段所监测得到的信息，即可判断当前工作面是否具有突出的可能性。本实用新型在测量过程中无需传感器与被测物体的直接接触，同时其所测量的是被测目标的温度场，其准确性大大增加，提高了温度测量的科学性和准确性，它应用红外热像仪对煤体表面进行非接触式、连续动态的温度场测量，不仅与煤体之间互不干扰，而且其精度也大大提高，为将来应用红外热像技术预测预报煤矿井下工作面煤与瓦斯突出提供实验技术与技术手段。本实用新型体积小、重量轻、安装操作方法简单、适合实验室实验。

附图说明

附图1是本实用新型结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步的描述：

本实用新型包括煤体瓦斯吸附罐体8，煤样瓦斯吸附罐体8为耐高压非金属材料制成，煤体瓦斯吸附罐体8顶部和底部设有“O”型密封圈1，应用O型圈1保证煤体瓦斯吸附罐体8的气密性，煤体瓦斯吸附罐体8底部中心设有透射孔5，透射孔5中设有固定环4，固定环4中嵌入红外透过率高达97%以上的锗单晶片6，锗单晶片6与固定环4之间设有密封圈7，应用密封圈7保证锗单晶片6与煤体瓦斯吸附罐体8之间的气密性，用红外热像仪通过透射孔5对罐内的煤样进行表面辐射温度场的测量。煤体瓦斯吸附罐体8顶部设有高压气瓶接口2，接口2用于通过三通实现煤体瓦斯吸附罐体8和高压气瓶、大气环境之间的连接，为保证煤体瓦斯吸附罐体8内部煤样对瓦斯的充分、均匀的吸附解吸，接口2插入罐体内部的长度为罐体内部高度的1/2。

本实用新型具体测量的步骤为：按照实验步骤将制备好的煤样装入煤体瓦斯吸附罐体8并抽真空，然后通过接口2将高压气瓶内的实验气体（CO₂、CH₄或N₂）充入煤体瓦斯吸附罐体8直到达到设计压力。为使测量结果准确可靠，在对煤样充瓦斯气体前预先打开红外热像仪，并进行相关参数的设置。其中发射率设置为0.95，根据实验当时的环境状况设置环境温度及湿度，红外热像仪的镜头与锗单晶片6之间的距离保证被测目标充满整个视场，并调整红外热像仪焦距使图像达到清晰最大化，待其稳定后（红外热像仪预热30min）同步进行充入吸附气体和红外热像测量，从而可得到煤体瓦斯吸附过程煤体温度变化的红外录像视频，以便于进行温度变化规律的数据分析处理。瓦斯吸附平衡后（24～48h）在保证红外热像仪充分预热稳定条件下打开高压阀门，将煤体瓦斯吸附罐体8内高压瓦斯气体通过接口2排向大气，并应用红外热像仪通过透射孔5和锗单晶片6进行煤体瓦斯解吸过程温度变化测量。为降低罐内高压瓦斯气体膨胀对解吸过程温度变化的影响，红外热像仪与温度测量系统均选择在罐内压力降至大气压时才开始进行煤体表面温度的测量，所测量的煤体表面温度变化可近似认为是解吸过程中的温度变化。在红外热像仪工作的过程中，为减少外界的干扰，一方面将实验室窗帘拉上以尽量减少太阳光线的干扰，另一方面也尽量减少人员的走动。