Устройство для моделированиявнезапного выброса угля и газа

Е 21 Р 5/00 ЗЬеударетвеннмй квинтет СССР ао делам нэабретеннй н втхрмтнй(72) Авторы изобретения Е, С, Роэанцев, Г. Я, Полевщиков и В. И, Лохов Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВНЕЗАПНОГО ВЫБРОСА УГЛЯ И ГАЗА- мд ш.кл ммаиюаФ Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для моделирования внезапных выбросов угля и газаИзвестно устройство для моделирования процесса внезапного выброса, выполненное в виде5 блока с полостями, имитирующими горнуювыработку 11.Недостатком данного устройства является невозможность исследования влияния на нроцесс выброса многих горно-геологических фак. торов.Известно устройство для моделирования внезапного выброса угля и газа, включающее матрицу для размещения в ней испытываемого образца, имеющую штуцер для подвода газа и быстродействующий затвор, трубу с прозрач. ными стенками, имитирующую горную выработку средства соединения матрицы с трубой, контрольно-измерительные приборы регистры рующие процессы, протекающие в матрице и трубе, имитирующей горную выработку, и соединительные шланги 21.Недостатком данного устройства является ограниченный диапазон исследований. 2Пель изобретения - расширение диапазона исследуемых параметров процесса внезапного выброса угля и газа.Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено поворотно-фиксирующим механизмом матрицы, набором диафрагм с отверстиями разной формы и сечения, аэродина. мическим каркасом с поворотными лопастями для моделирования изменения аэродинамического сопротивления горной выработки с механизмом управления, выполненным в виде тяг, гофрированной емкостью для демпфирования ударной волны, образующейся нри выбросеугля и газа, размещенной на конце трубы, имитирующей горную выработку, при этом средства соединения матрицы с трубой, имитирукяцей горную выработку, выполнены в виде шарнирного соединения и патрубков с воэможностью изменения угла между продольными осями мат.рицы и трубы, имитирующей горную выработку, которая выполнена секционной с герметичным подсоединением ее секций.Кроме этого, устройство снабжено средством для подачи воды в матрицу, штуцером для по.3 7дачи воды, установленным на матрице, и перфорированными трубками для напорного увлажне.ния испытываемого образца,На фиг, 1 представлено устройство для моделирования внезапных выбросов угля и газа,общий вид; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг, 1;на фиг, 3 - узел Г на фиг, 1,Устройство включает толстостенную металлическую матрицу 1 круглого сечения, имеющуюверхнюю крышку 2 со штуцером 3 для подво.да газа и быстродействующий затвор 4 в своейнижней части, последний имеет такую же конструкцию, как в известных устройствах. Внутриматрицы располагаются угольный брикет илиобразец 5, две перфорированные увлажнительные трубки б (при опытах на образцах трубкиснимаются) и диафрагма 7 с отверстием задан.ного внутреннего сечения и формыМожно использовать набор диафрагм с отверстиями разного сечения или одну диафрагму с регулируемым отверстием,На корпусе матрицы имеется штуцер дляподсоединенияподводящей трубки 8 от емкости 9 с жидкостью, на которой установлен ма.нометр 10. На корпусе матрицы установленыдатчики 11 давления газа и датчики 12 разрушения угля. Кроме того, к матрице в верхнейее части крепится рычаг 13 поворота, Фиксация матрицы в заданном положении осуществляется фиксатором 14, Матрицы через шарнир15 и соединительные патрубки 16 соединеныс фланцем первой секции трубы 17, имитирующей горную выработку. Труба выполнена ввиде металлических секций с прозрачными боковыми стенками из органического или кварцевого стекла, герметично состыковываемыхдруг с другом, Внутри каждой секции располагается съемный аэродинамический каркас 18,позволяющий создавать переменное аэродинамическое сопротивление движению газоугольного потока путем изменения угла повороталопаток 19 каркаса с помощью тяг 20 и фиксатора 21 тяги.На верхней крышке каждой секции трубы располагаются датчики 22 давления для за.мера статического давления в газоугольномпотоке, Внутри трубы размещаются датчики 23давления для измерения полного напора потока газоугольиой смеси, а на ее прозрачных,стенках - фоторезисторы 24 для контроляскорости перемещения фронта потока, К последней секции трубы крепится демпфирующаяемкость 25, служащая для гашения ударнойволны, формирующейся при быстром открывании затвора, и предотвращения выноса угляв рабочее помещение.Устройство работает следующим образом,При моделировыии на образце угля последний помещается в матрицу 1, в горловине ко 96459 4 торой предварительно устанавливается диафрагма 7 с заданным внутренним диаметром и фор.мой отверстия. Свободное пространство междуобразцоми матрицей заполняется расплавленной менделеевской замазкой. Торцы образцаоставляются свободными от замазки, Затемпосле ее остывания, сверления через отверстияв матрице освобождаются от замазки каналыдатчиков давления газа. Датчики разрушенияугля и две перфорированные увлажнительныетрубки в этом случае не устанавливаются.При опытах на брикетах угля последние приготавливаются путем прессования навесок угля,взятых по массе с расчетом, чтобы после прессования каждой навески поверхность частибрикета находилась на уровне очередных кон.тактов датчиков разрушения, На поверхностяхчастей брикета устанавливаются датчики 12 раз.рушения,Прессование брикетов ведется на обычномпрессе, при этом в брикет одновременно устанавливаются увлажнительные трубки.Брикеты и датчики разрушения устанавливаются в матрице, производится подсоединениеувлажнительных трубок 6 к водоподводящейсистеме и герметизация матрицы описанным выше способом, подсоединение к ней верхнейкрышки 2, установка датчиков 11 давления га.за, подсоединение газоподводящей системы кштуцеру крышки матрицы и подача газа вматрицу для насыщения угля,После насыщения образца (брикета) утлягазом до установления сорбционного равновесия при заданном давлении матрица шарнирно соединяется с фланцем первой секции трубы 17 и закрепляется под заданным углом кпродольной оси трубы с помощью поворотногорычага и фиксатора матрицы. Затем устанавливаются и герметизируются переходные соединительные патрубки 16 от матрицы к трубке.Увлажнение брикета угля осуществляется посленасьпцения угля газом путем подачи сжатоговоздуха в емкость 9 под необходимым давлением и вытеснения жидкости из нее в брикет,Следующим этапом подготовки установки к45опыту является соединение секций трубы между собой и закрепление лопаток 19 аэродинамического каркаса 18 трубы под заданным кпоперечному сечению трубы углом посредствомтяг 20 и фиксатора 21 тяги. Фиксация положения лопаток осуществляется путем установки болта 26 в отверстиях тяг и фиксатора.С фланцем последней секции трубы соединяется фланец демпфирующей емкости 25.После установки датчиков давления газа вгнезда секций трубы производится настройкаи контроль электрических цепей датчиков разрушения угля и давления газа, имеющих электрическую связь с гальванометрами осциллогра796459 5фа для записи регистрируемых параметров на фотонленку.После установки скоростной кинокамеры со стороны боковой поверхности трубы включается подсветка ее в отраженном свете от экрана через прозрачные боковые стенки трубы к объективу кинокамеры. После этого производится запуск привода механизма открывания затвора матрицы с синхронным включением осциллографа и кинокамеры.Устройство наряду с параметрами, получаемыми при использовании ранее известного устройства, позволяет измерять скорость па.дения давления газа по длине образца (брикета) угля при заданном давлении насыщения угля газом, диаметре горловины полости (диафрагмы матрицы) и конкретных свойствах газонасыщенного угля, устанавливать характер изменения полного и статического напоров газоугольного потока в трубе, имитирующей горную выработку, при заданнъх аэродинамических сопротивлениях выработки и опреде. лять характер их влияния на развитие и про. текание процесса выброса.Кроме того, изменение угла между продольными осями матрицы и трубы позволяет выявить качественную и количественную связь между характером ориентирования полости выброса (матрицы) к выработке (трубе) и интенсивностью и силой (массой) выброса, оп. ределнть при каких параметрах процесс высыпания или обрушения угля способен перерасти непосредственно в выброс утля и газа.Применение различного сечения диафрагм горловины матрицы позволяет для конкрет. ных условий газоугольной среды определить. влияние аэродинамического сопротивления горловины полости выброса (диафрагмы) на изменение скорости перемещения фронтов волн разрушения угля и падения давления газа в нем,Возможность выполнения на установке лабораторных опытов по напорному увлажнению брикетов угля позволяет уяснить степень влияния влажности на развитие и протекание внезапного выброса угля и газа. 4формула изобретенйя1, Устройство для моделирования внезапно.го выброса угля и газа, включаняцее матрицудля размещения в ней испьпываемого образца, имеющую штуцер для подвода газа и быст.родействующии затвор, трубу с прозрачнымистенками, имитирующую горную выработку,средства соединения матрицы с трубой, контрольно-измерительные приборы, регистрирующие1 О процессы, протекающие в матрице и трубе, имитирующей горную выработку, и соединительныешлангн,отличающееся тем,что,с целью расширения диапазона исследуемых пв.раметров процесса внезапного выброса угля1 и газа, устройство снабжено поворотно-фикси.рующим механизмом матрицы, набором днаф.рагм с отверстиями разной формы и сечения,аэродинамическим каркасом с поворотнымилопастями для моделирования изменения аэроЭ 1 динамическргв,сопротивления горной выработки с механизмом управлещя, выполненным ввиде тяг, гофрированной емкостью для демпфирования ударной волны, образующейся привыбросе угля и газа, размещенной на конце2 З трубы, имитирующей, горную выработку, нриэтом средства соединения матрицы с трубой,имитирующей горную выработку, выполненыв виде шарнирного соединения и патрубковс возможностью изменения угла между продольными осями матрицы и трубы, имитиру.ющей горную выработку, которая выполненасекционной с герметичным подсоединением еесекций.2. Устройство по п. , о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оно снабжено средством дляподачи воды в матрицу, штуцером для подачиводы, установленным на матрице, и перфорированными трубками для напорного увлажнения испытываемого образца,40Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Мф 583319,кл. Е 21 Г 5/00, 1975,2. Труды ВостНИИ вентиляции шахт и предупреждения эндогенных пожаров, т. 26, Кемерово, 1975, с. 147 - 153 (прототип).796459 Я-, р ое Редактор ф. М Заказ 9738/47 Составитель А ДудченкоТехред С.Мигунова Корректор ираж 472 Подпиударственного комитета СССРобретений и открытийа, Ж, Раушскал наб д, 4/5 ВНИИПИ Гос но делам 113035, Моск