[发明专利]评测泡沫成型强度、形变韧性及堵漏率融合平台及方法

说明书

本发明评测泡沫成型强度、形变韧性及堵漏率融合平台及方法，涉及煤矿井下多孔区域灾害泡沫防治技术领域，能够对不同泡沫堵漏材料应用性能进行综合评测。其中透视化腔体外壳内左部设置定压压力釜，外部载气通过供气管道输入压力釜，在压力釜右部设置可移动拉压板，在腔体外壳右部放入刚性多孔介质材料，多孔介质中设有横向控温单元，过滤显色集气管设置于控温单元正上方，腔体内安装泡沫高速出流装置，向多孔区域注入泡沫，在控温单元和泡沫高速出流装置中间设置双向喷射清洁装置，在多孔介质上下侧分别设置同属性水气控制板，上水气控制板上部设置液体均匀分配出流装置，在腔体最下部位设置储水槽。

本发明涉及煤矿井下多孔区域灾害泡沫防治技术领域。

背景技术

泡沫材料因具有良好的膨胀性、窒息性、阻燃性及保水冷却性能，在阻止煤矿井下的多孔裂缝区的煤自燃领域应用广阔，尤其在煤矿井下，泡沫对煤炭火灾治理以及采空区封堵也具有十分显著的提升效应。

我国的能源组成一直处于富煤、贫油、少气的特点，原煤产量在2021年为41.3亿吨，同比增长5.7％，预测2025年中国能源消费总需求中，煤炭消费需求为28-29亿吨标准煤，占能源消费总量的50- 52％，未来的一段时间内，我国主要能源依然是以煤炭为主，但是在煤矿开采过程中，往往伴随着煤炭火灾、瓦斯突出等灾害事故。我国有54.9％重点煤矿有自燃发火倾向，超过90％的矿井火灾事故是因为煤氧化自燃所导致。我国已将煤炭自燃列为重大自然灾害类型之一。不仅仅中国，作为发达国家的美国和加拿大也不能幸免，包括宾夕法尼亚州和科罗拉多州在内的美国21 个州都有历史悠久的煤田火灾，其中宾州哥伦比亚县的森特里亚煤矿至今已经烧了59年。除了南极洲以外，其他每个大洲都有数千个煤矿火灾在燃烧，危及周边地区人类的正常生产生活。

根据煤炭自燃机理，阻止煤炭自燃的关键在于控制氧气与煤结合的程度和阻止煤自身的氧化升温。泡沫由于其密封性好、保水降温性能强、扩散性优，被广泛用于煤矿井下阻燃。用泡沫对采空区或其他多孔介质区进行封堵可以有效减少漏风量，达到降低氧气浓度的目的，并且在煤自燃的前期，煤自身缓慢氧化散热提高煤层的温度，泡沫中含有大量水分，可以有效吸收散发出来的热量，阻止煤自燃的下一阶段发生。泡沫具有良好的扩散性，可以有效进入煤于煤之间的裂隙，达到全覆盖的效果。专利号CN111855431A公布了一种堵漏材料性能评价装置及方法，主要包括测试釜、釜盖、滑轮、重力模块、压力绳索、制动件。利用重力模块自身的重力对封堵材料加压，通过封堵材料的压缩情况，计算伸缩率，来评估封堵材料的承压性能。但测试参数过于单一，没有直观体现出封堵材料的封堵性能，在实际应用中存在封堵材料承压能力好，但堵漏性能不佳的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供评测泡沫成型强度、形变韧性及堵漏率融合平台及方法，实现对不同泡沫封堵材料在不同温度下成型强度、韧性、堵漏效率以及发泡性能的综合评测，可适用于对泡沫封堵材料的综合性能实验研究。

本发明评测泡沫成型强度、形变韧性及堵漏率融合平台，包括：

透视化腔体外壳，用于盛放测试介质以及进行主要测试流程。

定压压力釜，用于收集外部载气，可以固定压力对可移动拉压板向右施加压力，使其向右移动，设置在所述腔体外壳左部。

供气管道，用于向所述压力釜内输入外部载气，连接至所述压力釜。

液体均匀分配出流装置，用于向多孔介质区域各个方位均匀供水，在所述腔体外壳上部，由供水管道，积液区，出流管，圆台上凹体环向出流装置组成。

供水管道，用于向所述液体均匀分配出流装置供水，连接至所述积液区。

上水气控制板，用于隔离和疏通所述液体均匀分配出流装置与多孔介质区，设置在所述液体均匀分配出流装置下部及多孔介质区上部。

多孔介质区，用于盛放多孔介质材料，模拟矿井多孔采空区煤炭堆积状态，设置在所述腔体外壳右中部。