[发明专利]一种灾变条件下煤-瓦斯两相流运移规律测试方法

摘要

本发明公开了一种灾变条件下煤‑瓦斯两相流运移规律测试方法，步骤为：1)组装巷道；2)安装传感器；3)安装摄像头及高速摄像机；4)瓦斯吸附；5)开始试验；6)结束试验。本发明采用模拟巷道的形式，通过高清摄像头和高速摄像机可直接观察煤与瓦斯突出发生后煤粉在巷道内的运移情况，并且可通过安装在巷道内不同位置的传感器采集不同信号并同步处理，实现煤与瓦斯突出的可视化，该试验方法能最大程度还原现场工况并且具有巷道形式多变、采集信号丰富(视频信号、气压信号、温度信号、浓度信号、流量信号等)、操作安全等优点，为研究煤‑瓦斯两相流在不同巷道中运移规律提供了一种全新的试验方法。

主权项

1. 一种灾变条件下煤‑瓦斯两相流运移规律测试方法，其特征在于包括以下步骤：1)组装巷道1a)设置左中右三列相互平行的十字管接头(1)，各列十字管接头(1)的数目均为六个，同列中两相邻十字管接头(1)之间通过纵向方形直管(2)连接，左右两列从前往后的第四个十字管接头(1)均通过横向方形直管(4)与中间一列第四个十字管接头(1)连接，中间一列最前面一个十字管接头(1)的前端口连接前小后大的扩口接管(3)，横向方形直管(4)和纵向方形直管(2)上均设有观察窗，在左右两列最前面的十字管接头(1)的前端口连接防尘布袋，左右两列最后面的十字管接头(1)的后端口也连接防尘布袋，各十字管接头(1)未使用的端口由挡板密封；1b)连接巷道与煤与瓦斯突出模拟试验台：在煤与瓦斯突出模拟试验台的高压容器位置安装爆破片法兰盘，再连接法兰盘与爆破片夹持器，并同时装入试验方案预定规格的爆破片两片以及爆破信号传感器，以完成分级泄爆装置的安装，使用气管将爆破片夹持器与甲烷气瓶相连接；将爆破片夹持器通过引导圆管(11)与巷道前端的扩口接管(3)连接；2)安装传感器2a)压力与温度传感器：纵向方形直管(2)和横向方形直管(4)上设置传感器的方式相同，即，各方形直管的两端均设有轴向测量断面(A)，方形直管的中部设置侧压测量断面(B)，所述轴向测量断面(A)上设有三个压力传感器(5、6、7)、三个温度传感器(8)和两个浓度传感器(9)，其中，第一压力传感器(5)位于对应方形直管的中心线上，第二压力传感器(6)和第三压力传感器(7) 分别位于以第一压力传感器（5）为圆心且不同半径的同心圆上，且第二压力传感器(6)和第三压力传感器(7)在第一压力传感器(5)的同一侧，第二压力传感器(6)位于第一压力传感器(5)的斜上方，第三压力传感器(7)位于第一压力传感器(5)的斜下方，第一、第二、第三压力传感器(5、6、7)的旁边均设有温度传感器(8)；侧压测量断面(B)上设有三个按等腰三角形分布的侧压传感器(10)，其中两个侧压传感器(10)位于方形直管两边侧壁的腰线上，第三个侧压传感器(10)位于方形直管的底壁，所述侧压传感器(10)为压力传感器或温度传感器；上述压力传感器和温度传感器安装后与数据采集仪连接；2b)浓度传感器：各方形直管侧壁的上部和下部均装有浓度传感器(9)，浓度传感器(9)和第二压力传感器(6)分居于第一压力传感器(5)的两侧，浓度传感器(9)的出线端与数据采集仪连接；2c)流量计：在引导圆管(11)上安装流量计(12)，连接流量计(12)与数据采集仪；2d)使用堵板或堵头密封未安装传感器位置的巷道预留孔；2e)传感器安装完成后，打开数据记录软件，检查所有在用传感器是否工作正常；3)安装摄像头及高速摄像机3a)摄像头：在每个十字管接头(1)的顶部安装摄像头，使摄像头位于十字管接头(1)内，调整摄像头的拍摄方向，使其对准煤‑瓦斯两相流的来向；3b)高速摄像机：连接爆破信号传感器与高速摄像机(13)，使用摄像机支架将高速摄像机(13)架设于扩口接管(3)的旁边，使高速摄像机(13)正对扩口接管(3)上开设的透视窗，并连接高速摄像机(13)与可视化电脑主机；3c)打开摄像头、高速摄像机以及巷道顶部两侧设置的灯带的电源开关，检查高速摄像机以及在用的摄像头及灯带是否正常工作；3d)将预定的第一、第二、第三压力传感器(5、6、7)，温度传感器(8)和侧压传感器(10)与DEWESoft硬件模块相连接，并将其与可视化电脑主机连接；4)瓦斯吸附4a)在试验台的高压容器内装入煤样，密封高压容器并检查密封性；4b)连接高压容器进气管和真空泵及甲烷气瓶；4c)启动真空泵对煤样进行抽真空，以排出空气杂质，然后关闭真空泵，并打开甲烷气瓶进行充气，按照预定吸附平衡气压进行吸附；5)开始试验5a)当高压容器内煤体吸附至预定状态后，打开数据采集仪、摄像头信号采集设备、DEWESoft硬件及它们的相应软件；5b)对分级泄爆装置进行充气，爆破片泄爆瞬间即关闭甲烷气瓶，此时爆破信号传感器将爆破信号传输至高速摄像机，并启动高速摄像机进行录像；同时各传感器采集的信号传输至电脑储存，DEWESoft硬件接收传感器信号并利用高速摄像机采集的图像进行处理，对巷道中两相流各参数云图的演化规律进行显示；5c)两相流喷射停止后，保存相关数据，并继续对数据进行监测，至瓦斯浓度以及粉尘浓度降低至预定值后，再次储存相关数据，并关闭所有数据采集仪；6)结束试验6a)试验结束后，通过观察窗对巷道中煤粉的堆积状态进行观测，并拍照记录；拆卸观察窗，收集巷道以及防尘布袋中煤样，对所得煤样筛分整理；6b)清理完巷道中煤样后，拆卸巷道中堵板、传感器、高速摄像机，分类整理后放回原处，以备下次试验使用。