[发明专利]高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置及方法，该装置包括煤体反应器、加热控温子系统、配气子系统、数据采集子系统和上位机；该方法包括步骤：一、装入实验煤粒并检验煤体反应器的气密性；二、确定真空气瓶的真空状态；三、松散煤体的高温加热及高温监测；四、配比可燃易爆气体并调节煤体反应器内压力平衡；五、高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合数据的采集及传输；六、高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合的数据分析及存储。本发明可用于精确测试可燃易爆气体与高温松散煤体爆炸性相互促进关系，并可重复使用，分别确定多种条件下各参数的演化规律，对矿井煤火热动力灾害防治具有重大的指导意义。

技术领域

本发明属于松散煤体诱导可燃气体爆炸技术领域，具体涉及一种高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置及方法。

背景技术

近年来，随着煤层开采工艺、技术不断进步和深度加大，造成的矿井热动力灾害事故发生极为频繁，其中瓦斯爆炸及煤自燃事故具有隐蔽性强、预测预报不精确、治理难度大、后果严重等显著特点。在煤矿发生的热动力灾害事故中，大多数情况下都有松散煤体有关，其中与松散煤体有关的瓦斯爆炸导致的死亡人数约占80％以上，然而当隐蔽的高温松散煤体不能完全氧化时，会生成CO、C2H4、C2H2等易燃易爆气体，这在一定程度上加重了爆炸危险性及后果。尽管其他易燃易爆气体与松散煤体混合爆炸的特征尚未明确，但是混合后爆炸威力比易燃易爆气体或松散煤体单一因素的爆炸更为强烈，当采空区或巷道甚至是煤层内部高温松散煤体在易燃易爆气体爆燃的影响下会发生多种物理化学反应，生成大量的有毒有害产物并产生较强的冲击波，严重威胁矿工的生命和财产安全。所以，在煤矿灾害事故中，松散煤体存在的易燃易爆气体爆炸事故会对煤矿安全生产造成严重影响，同时也极大程度上制约了煤炭工业前进的步伐。研究易燃易爆气体、松散煤体混合爆炸特性对掌握其破坏规律和防控重特大煤矿灾害事故具有重要意义；然而目前关于这方面的研究很少，因此，现如今缺少一种能开展松散煤体粒度、温度、易燃易爆气体浓度对松散煤体受易燃易爆气体爆炸极限的影响，以及易燃易爆气体松散煤体混合爆炸的压力、温度、气体产物、火焰、烟气云的演化特性的高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置及方法，为煤矿井下重特大热动力灾害事故的防控和救援提供基础参数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其设计新颖合理，可用于精确测试可燃易爆气体与高温松散煤体爆炸性相互促进关系，并可重复使用，分别确定多种条件下各参数的演化规律，对矿井煤火热动力灾害防治具有重大的指导意义。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：高温松散煤体诱导可燃易爆气体爆炸耦合测试装置，其特征在于：包括盛放松散的实验煤粒的煤体反应器、控制实验煤粒温度的加热控温子系统、向所述煤体反应器输送可燃易爆气体的配气子系统、采集所述煤体反应器测试数据的数据采集子系统和用于测试数据分析的上位机，所述煤体反应器包括两端开口且竖向放置的透明容器、封堵透明容器开口的保温塞、固定所述保温塞的紧固件和设置在透明容器内的网篮，实验煤粒设置在网篮内，网篮内侧底部设置有绝缘纸，透明容器的侧壁上设置有泄爆孔，泄爆孔上设置有泄爆管，所述加热控温子系统包括设置在透明容器外的温度控制模块以及均与温度控制模块相接且伸入至网篮内用于加热实验煤粒的电热丝、用于采集实验煤粒的加热温度的测温仪、用于采集加热后实验煤粒产生的热电动势数据的温控电偶丝，温控电偶丝位于网篮外的电偶丝段上设置有温控开关，温度控制模块与上位机连接，所述配气子系统包括自动配气仪以及均与自动配气仪输入气管连通的单性可燃气体瓶和空气瓶，自动配气仪通过输出气管与透明容器底部连通，所述数据采集子系统包括设置在透明容器外侧的图像动态采集仪、伸入透明容器取气并检测透明容器内气体产物成分的气体分析单元、设置在网篮外侧面上的火焰传感器、设置在透明容器外侧壁上的温度传感器和压力传感器，图像动态采集仪和自动配气仪通过同步控制器由上位机控制。