[发明专利]一种煤矿瓦斯爆炸冲击波加速机制试验方法

说明书

本发明公开了一种煤矿瓦斯爆炸冲击波加速机制试验方法。其通过将管道、法兰盘、螺栓螺母、压力传感器、火焰传感器、排气口、电极、交流电源、真空泵、数字真空表、高纯甲烷气瓶、空压机、循环泵、压气阀、吸气阀、进气阀、第一循环阀、第二循环阀、动态数据采集器、上位机、障碍片、膜片和钢片搭建成试验系统开展冲击波加速试验；其中在预混加速段内设置2～5片障碍片，每两障碍片之间设置间距为3～10cm的2个压力传感器和间距为3～10cm的2个火焰传感器。本发明可研究煤矿瓦斯爆炸冲击在传播过程中遇到各种障碍物和多障碍物叠加后的冲击增强加速机制，为研究瓦斯爆炸传播机理及其抑制提供支持。

技术领域

本发明涉及一种煤矿瓦斯爆炸机理研究方法，尤其是涉及一种煤矿瓦斯爆炸冲击波加速机制试验方法。

背景技术

瓦斯爆炸作为主要煤矿灾害之一，其是在极短时间内大量煤炭开采过程中释放出来的瓦斯气体富集，达到爆炸极限5％～16％，遇到火源形成高温高压冲击波向外传播，并伴有巨大声响，对巷道、支护、设备装置造成严重的破坏，并造成大量的人员伤亡。瓦斯爆炸形成的冲击波和火焰特性是决定瓦斯爆炸事故破坏程度的主要因素。目前，我国的煤矿95％为井工开采，在724处国有重点煤矿中，高瓦斯矿井占有152处，占比21％，据统计，建国以来煤矿死亡人数超过100人的灾害事故统计表，由于瓦斯爆炸导致的死亡人数约占82％。为什么瓦斯爆炸事故一发生就是重特大事故，为什么会造成那么大的井下设施设备损失和人员伤亡。为此，开展瓦斯爆炸在煤矿井下传播加速特性研究具有重要价值，为研究瓦斯爆炸致灾机理和进一步的抑制瓦斯爆炸传播研究具有重要意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种煤矿瓦斯爆炸冲击波加速机制试验方法，可研究煤矿瓦斯爆炸冲击在传播过程中遇到各种障碍物和多障碍物叠加后的冲击增强加速机制。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种煤矿瓦斯爆炸冲击波加速机制试验方法，其包括

(1)将管道、法兰盘、螺栓螺母、压力传感器、火焰传感器、排气口、电极、交流电源、真空泵、数字真空表、高纯甲烷气瓶、空压机、循环泵、压气阀、吸气阀、进气阀、第一循环阀、第二循环阀、动态数据采集器、上位机、障碍片、膜片和钢片连接成试验系统；

其中，所述膜片将试验系统分成预混加速段和冲击传播段两部分，且膜片为聚乙烯材料，膜片厚度为0.5～2mm，膜片直径比管道直径大1～3cm；所述电极为两根金属棒，一端连接交流电源，另一端连接熔丝；所述交流电源为24～48V交流电；

(2)按顺序先后开启压气阀和空压机，保持吸气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭状态，检查预混加速段的气密性，在确定预混加速段不漏气后，按顺序先后关闭空压机和压气阀；

(3)开启数字真空表和吸气阀，保持压气阀、进气阀、第一循环阀和第二循环阀的关闭状态，开启真空泵对预混加速段进行抽真空；在达到试验需要真空度后关闭真空泵，开启进气阀和高纯甲烷气瓶进行甲烷气体配送，待充入试验所需体积分数甲烷气体后，按顺序先后关闭高纯甲烷气瓶和进气阀；

(4)在开启第一循环阀和第二循环阀后，开启循环泵对预混加速段内甲烷和空气进行预混搅拌，在循环泵工作10～20min后关闭循环泵，后再关闭第一循环阀和第二循环阀；在检查预混加速段内混合气体处于大气压后，关闭吸气阀和数字真空表；

(5)开启动态数据采集器，在上位机中打开数据采集软件，设置压力传感器和火焰传感器的触发参数，并使动态数据采集器处于采集待触发状态；

(6)保持压气阀、吸气阀、进气阀、第一循环阀、第二循环阀和排气口的关闭状态，开启交流电源对电极进行点火，在电极处发生爆炸，爆炸冲击波经过障碍片产生湍流进一步增强，在冲破膜片后沿冲击传播段传播，期间触发动态数据采集器进行压力信号和火焰信号采集；上位机保存管道内各位置的压力传感器和火焰传感器采集的数据信息；