Устройство для моделированиявнезапного выброса угля и газа

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >796459 (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 11.12.78 (21) 2695533/22-03 с присоединением заявки М— (23) П риори ет—

3 (51)М. Кл.

Е 21 F 5/00

УЬеударетввнвй квмнтвт

СССР ао двяам нзвврвтвннй н втврмтнй

Опубликовано 15.01.81. Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 15.01.81 (53) УДК 622.831. .3.001.57 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. С. Роэанцев, Г. Я, Полевщиков и В. И. Лохов

Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ВНЕЗАПНОГО ВЫБРОСА УГЛЯ И ГАЗА

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для моделирования внезапных выбросов угля и газа..

Известно устройство для моделирования процесса внезапного выброса, выполненное в виде

5 блока с полостями, имитирующими горную выработку (11.

Недостатком данного устройства является невозможность исследования влияния на нроцесс выброса многих горно-геологических факторов.

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 прозрачными стенками, имитирующую горную выработку средства соединения матрицы с трубой, контрольно-измерительные приборы,, регистрирующие процессы, протекающие в матрице и трубе, имитирующей горную. выработку, и соединительные шланги (2) .

Недостатком данного устройства является ограниченный диапазон исследований.

Пель 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, аэродинамическим 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 выбросе угля и газа, размещенной на конце трубы, имитирующей горную выработку, при этом средства соединения матрицы с трубой, имитирующей горную выработку, выполнены в виде шарнирного соединения и патрубков с воэможностью изменения угла между продольными осями матрицы 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 по3 7 дачи воды, установленным на матрице, и перфорированными трубками для напорного увлажнения 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 l на фиг, 1.

Устройство включает толстостенную металлическую матрицу 1 круглого сечения, имеющую верхнюю крышку 2 со штуцером 3 для подвода газа и быстродействующий затвор 4 в своей нижней части, последний имеет такую же конструкцию, как в известных устройствах. Внутри матрицы располагаются угольный брикет или образец 5, две перфорированные увлажнительные трубки 6 (при опытах на образцах трубки снимаются) и диафрагма 7 с отверстием заданного внутреннего сечения и формы..Можно использовать набор диафрагм с отверстиями разного сечения или одну диафрагму с регулируемым отверстием.

На корпусе матрицы имеется штуцер для подсоединения подводящей трубки 8 от емкости 9 с жидкостью, на которой установлен манометр 10. На корпусе матрицы установлены датчики 11 давления газа и датчики 12 разрушения угля. Кроме того, к матрице.в верхней ее части крепится рычаг 13 поворота. Фиксация матрицы в заданном положении осуществляется фиксатором 14. Матрицы через шарнир

15 и соединительные патрубки 16 соединены с фланцем первой секции трубы 17, имитирующей горную выработку. Труба выполнена в виде металлических секций с прозрачными боковыми стенками из органического или кварцевого стекла, герметично состыковываемых друг с другом. Внутри каждой секции располагается съемный аэродинамический каркас 18, позволяющий создавать переменное аэродинамическое сопротивление движению газоугольного потока путем изменения угла поворота лопаток 19 каркаса с помощью тяг 20 и фиксатора 21 тяги.

На верхней крышке каждой секции трубы располагаются датчики 22 давления для замера статического давления в газоугольном потоке. Внутри трубы размещаются датчики 23 давления для измерения полного напора потока газоугольиой смеси, а на ее прозрачных, стенках — фоторезисторы 24 для контроля скорости перемещения фронта потока. К последней секции трубы крепится демпфирующая емкость 25, служащая для гашения ударной волны, формирующейся при быстром открывании затвора, и предотвращения выноса угля в рабочее помещение.

Устройство работает следующим образом.!

При моделировыии на образце угля последний помещается в матрицу 1, в горловине ко96459 4 торой предварительно устанавливается диафрагма 7 с заданным внутренним диаметром и формой отверстия. Свободное пространство между образцоми матрицей заполняется расплавленной менделеевской замазкой. Торцы образца. оставляются свободными от замазки. Затем после ее остывания, сверления через отверстия в матрице освобождаются от замазки каналы датчиков давления газа. Датчики разрушения угля и две перфорированные увлажнительные трубки в этом случае не устанавливаются.

При опытах на брикетах угля последние приготавливаются путем прессования навесок угля, взятых по массе с расчетам, чтобы после прессования каждой навески поверхность части брикета находилась на уровне очередных контактов датчиков разрушения. На поверхностях частей брикета устанавливаются датчики 12 разрушения.

Прессование брикетов ведется на обычном прессе, при этом в брикет одновременно устанавливаются увлажнительные трубки.

Брикеты и датчики разрушения устанавливаются в матрице, производится подсоединение увлажнительных трубок 6 к водоподводящей системе и герметизация матрицы описанным выше способом, подсоединение к ней верхней крышки 2, установка датчиков 11 давления газа, подсоединение газоподводящей системы к штуцеру крышки матрицы и подача газа в матрицу для насыщения утля.

После насыщения образца (брикета) угля газом до установления сорбционного равновесия при заданном давлении матрица шарнирно соединяется с фланцем первой секции трубы 17 и закрепляется под заданным углом к продольной оси трубы с помощью поворотного рычага и фиксатора матрицы. Затем устанавливаются и герметизируются переходные соединительные патрубки 16 от матрицы к трубке.

Увлажнение брикета угля осуществляется после насьпцения угля газом путем подачи сжатого воздуха в емкость 9 под необходимым давлением и вытеснения жидкости из нее в брикет.

Следующим этапом подготовки установки к

45 опыту является соединение секций трубы между собой и закрепление лопаток 19 аэродинамического каркаса 18 трубы под заданным к поперечному сечению трубы углом посредством тяг 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 в гнезда секций трубы производится настройка и контроль электрических цепей датчиков разрушения угля и давления газа, имеющих электрическую связь с гальванометрами осциллогра796459

5 фа для записи регистрируемых параметров на фотопленку.

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 горловиньt полости (диафрагмы матрицы) и конкретных свойствах газонасыщенного угля, устанавливать характер изменения полного и статического напоров газоугольного потока в трубе, имитирующей горную выработку, при заданнъ х аэродинамических сопротивлениях выработки и определять характер их влияния на развитие и протекание 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, определить при каких параметрах процесс высыпания или обрушения угля способен перерасти непосредственно в выброс утля и газа.

Применение различного сечения диафрагм горловины матрицы позволяет для конкретных 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.

Формула иэобретенйя

1. Устройство для моделирования внезапиого выброса угля и газа, включающее матрицу для размещения в ней испытываемого образца, имеющую штуцер для подвода газа и быстродействующии затвор, трубу с прозрачными стенками, имитирующую горную выработку, средства соединения матрицы струбой,,контрольно-измерительные приборы, регистрирующие

10 процессы, протекающие в матрице и трубе, имитирующей горную выработку, и соединительные шланги, отличающееся тем,что, с целью расширения диапазона исследуемых параметров процесса внезапного выброса угля

1$ и газа, устройство снабжено поворотно-фиксирующим механизмом матрицы, набором. диафрагм с отверстиями разной формы и сечения, аэродинамическим каркасом с поворотными лопастями для моделирования изменения аэро2в динамическргв,сопротивления горной выработки с механизмом управлеж я, выполненным в виде тяг, гофрированной емкостью для демпфирования ударной волны, образующейся при выбросе угля и газа, размещенной на конце эч трубы, имитирующей, горную выработку, нри этом средства соединения матрицы с трубой, имитирующей горную выработку, выполнены в виде шарнирного соединения и патрубков с возможностью изменения угла между продольными осями матрицы и трубы, имитирующей горную выработку, которая выполнена секционной с герметичным подсоединением ее секций.

2. Устройство по п. !, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оно снабжено средством для подачи воды в матрицу, штуцером для подачи воды, установленным на матрице, и перфорированными трубками для напорного увлажнения испытываемого образца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР У 583319, кл. Е 21 F 5/00, 1975.

2. Труды ВостНИИ вентиляции шахт и предупреждения эндогениых пожаров, т. 26, Кемерово, 1975, с. 147 — 153 (прототип).

- 796459

Составитель А Дудченко

Техред С.Мигунова

Корректор И. Муска

Редактор Ф. Муха

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9738/47 Тираж 472 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/5