[发明专利]一种煤与瓦斯突出的检测装置和检测方法

说明书

本发明公开一种煤与瓦斯突出的检测装置及检测方法，检测装置包括高速摄像机、信息采集装置以及试样罐；试样罐置于恒温水浴中，试样罐用于装载具有瓦斯吸附性的煤样或不具有瓦斯吸附性的岩样样品，试样罐分别连接温度控制装置、压力控制阀和高精度压力表，所述温度控制装置由温度控制器和控制开关组成；试样罐的一端固定连接圆锥形筒，圆锥形筒上带有刻度，高速摄像机设置在圆锥形筒的开口处正对面，高速摄像机与信息采集装置连接；圆锥形筒管内部设有应变片瞬时测力器。检测方法采用高速成像系统，全面准确记录、分析荧光染料处理过的煤与瓦斯突出发展过程中的运移情况、影响规律及影响机制，更精确可靠地提取突出薄弱点及突出时的运移特性信息。

技术领域

本发明涉及一种煤与瓦斯突出的检测装置和检测方法，具体涉及一种基于高速摄像机采集信息的煤与瓦斯突出装置和方法。属于预测煤与瓦斯的突出危险性领域。

背景技术

目前，煤与瓦斯突出是造成矿井灾害的主要因素之一，煤与瓦斯突出机理是我国高瓦斯矿井安全生产亟待突破的科学问题，是国家能源安全的重要战略需求和突破方向。因此研究煤与瓦斯突出机理（煤与瓦斯的运移）能够从根本上了解其原因而从更深刻的角度解决问题。

瓦斯是由煤化作用形成的赋存于煤层中以甲烷为主的混合气体，煤与瓦斯突出是指煤矿生产过程中从煤层、岩层及采空区放出的各种有害气体在工作面上富集并涌出从而引发瓦斯爆炸的煤矿灾害。

煤与瓦斯突出发生的机理与形式是复杂的，随着煤矿开采深度的增加，以及开采条件日益复杂化，煤与瓦斯突出的发生也更加难预测，现行大都是对煤与瓦斯突出的检测报警系统的研究，但是其预测结果并不能完全代表整个预测范围内煤的突出危险性，含煤瓦斯体在生产过程中是不稳定的，在预测时取得的结果只是静态的，并不能完全代表煤体稳定前整个时期的突出危险性。目前国内外学者对煤与瓦斯突出的机理研究已取得一些成果，但是绝大部分成果是现场统计资料及实验室研究提出的假说。。

发明内容

本发明旨在提供一种结构简单，可记录、分析煤与瓦斯突出发展过程中的运移情况、影响规律及影响机制的煤与瓦斯突出的检测装置和检测方法，利用高速成像对煤与瓦斯突出发展过程进行定性、定量的描述。

本发明提供了一种煤与瓦斯突出的检测装置，包括高速摄像机、信息采集装置以及试样罐；

所述试样罐置于恒温水浴中，所述试样罐可用于装载具有瓦斯吸附性的煤样或不具有瓦斯吸附性的岩样样品，试样罐分别连接温度控制装置、压力控制阀和高精度压力表，所述温度控制装置由温度控制器和控制开关组成；试样罐上还装有管路控制阀门；

试样罐的一端固定连接圆锥形筒，圆锥形筒上带有刻度，高速摄像机设置在圆锥形筒的开口处正对面，高速摄像机与信息采集装置连接，通过高速摄像机成像运用计算机数据处理，即可计算出瓦斯各时刻突出的体积及突出的状态；所述带有刻度的圆锥形筒管内部设有应变片瞬时测力器；应变片瞬时测力器能测定出煤碰撞应变片瞬间的力值，结合高速摄像机采集的碰撞角度分析计算喷出瞬间的力值。

所述的带有刻度的圆锥形筒，与试样罐连接，筒管的一端较细，而另外一端直径较大的，充分地还原了在真实的煤岩开采过程中遇到的煤与瓦斯突出与释放的过程，减少了在实验过程中对实验采集的数据真实性、有效性的其他影响因素。

上述装置中，所述装岩样样品试样罐中的岩样具有与装煤试样罐中的煤样样品相同的密度、粒径大小，但无吸附性，以岩样样品作对比进行煤与瓦斯突出模拟实验，排除其他因素的干扰，使实验的结论更有说服力。

上述装置中，所述的高精度压力表，采用精确度为小数点后三位的数字压力表，尽可能减少误差的影响，以便准确记录试样罐中的压力。

上述装置中，所述的压力控制阀，能对阀门进行压力设置，使其达到压力的预定设置值时，控制阀门自动开启，使煤样中的瓦斯从其薄弱点突出。