[发明专利]煤与瓦斯突出致灾可视化模拟实验系统

说明书

本发明涉及一种煤与瓦斯突出致灾可视化模拟实验系统，属于煤矿技术领域。该系统包括依次连接的突出源及发生装置、可视化模拟巷道和数据监测装置；所述突出源及发生装置包括气源补充罐、突出腔体、腔体加长组件、高压注气管、夹持器、爆破片一、爆破片二和爆破装置；突出腔体及腔体加长组件充装煤粉材料及气体，突出腔体前端与爆破装置连接，后端与气源补充罐连接，气源补充罐通过高压注气管向突出腔体及腔体加长组件进行均匀充气；爆破装置通过夹持器固定住爆破片一和爆破片二，在一定压力下，爆破片一和爆破片二实现爆破。

技术领域

本发明属于煤矿技术领域，涉及煤与瓦斯突出致灾可视化模拟实验系统。

背景技术

随着煤炭生产企业规模化、集约化和现代化水平的逐渐增强，大型煤炭基地内的煤炭资源将逐步进入深部开采阶段。突出过程产生的破碎煤岩及瓦斯流动是一种复杂的动力现象，会造成严重的人员伤亡及设备损失。而如何及时、精准判断突出发生时间和可能的波及范围一直是突出监测、预警的难题。

由于煤与瓦斯突出灾害的突发性及危害性，现场能够获取的可用于分析灾害发生、致灾的数据有限，采用模型实验的方法，获取突出灾害过程中巷道内冲击气流、瓦斯压力、煤粉冲击力、浓度、风速的致灾特征参数的演变规律，是研究突出破碎煤岩及瓦斯致灾效应的有效方法。现有用于煤与瓦斯突出机理研究的模型实验装置多侧重于突出发生条件的分析。而现有的煤与瓦斯突出致灾模拟实验装置(煤与瓦斯突出动力致灾可视化物理模拟试验系统(ZL201710492160.6)、瓦斯风压诱导井巷分支风流紊乱的定量实验装置(ZL201610584202.4)、一种煤与瓦斯突出冲击动力演化实验装置(ZL201611187025.2)、突出煤粉瓦斯两相流动力测定实验装置(ZL201320879190.X))等，在突出箱体设计时未考虑突出过程瓦斯持续解吸过程，且由于其可视化监测设备放置在巷道内部或者巷道模拟装置并非完全透明，使其监测数据或精度有限。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤与瓦斯突出致灾可视化模拟实验系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

煤与瓦斯突出致灾可视化模拟实验系统，包括依次连接的突出源及发生装置、可视化模拟巷道和数据监测装置；

所述突出源及发生装置包括气源补充罐、突出腔体、腔体加长组件、高压注气管、夹持器、爆破片一、爆破片二和爆破装置；

突出腔体及腔体加长组件充装煤粉材料及气体，突出腔体前端与爆破装置连接，后端与气源补充罐连接，气源补充罐通过高压注气管向突出腔体及腔体加长组件进行均匀充气；

爆破装置通过夹持器固定住爆破片一和爆破片二，在一定压力下，爆破片一和爆破片二实现爆破；

所述数据监测装置包括流量计、气体压力传感器、温度传感器、气体浓度传感器、风速传感器和实验风机。

可选的，所述气源补充罐内腔φ300×640，内腔体积0.09m³，承压2MPa，

突出腔体内腔φ300×450，承压2MPa，端部中心及面进气，材质为304不锈钢；

腔体加长组件φ300×150，承压2MPa，材质为304不锈钢；

高压注气管φ25不锈钢管，承压2MPa；

夹持器的内腔直径150mm、承压≥2MPa，材质为304不锈钢；

爆破装置的内腔直径150mm、承压≥2MPa，材质为304不锈钢。

可选的，所述突出腔体为不锈钢制高压密封容器，设计承压能力2MPa；

突出腔体的主体部分内径为300mm，长为450mm；

突出腔体的突出口延长部分内径为100mm，长为100mm；