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原文传递岩石摩擦引爆瓦斯气体的试验方法及装置

专利名称：	岩石摩擦引爆瓦斯气体的试验方法及装置
摘要：	本发明涉及本发明的岩石摩擦引爆瓦斯气体的试验装置及方法，将岩石样品制备为旋转试件与往复运动试件。将制备好的旋转试件固定到主轴箱系统中的三爪卡盘上；将往复运动试件固定在往复运动部件的试件夹具上；将薄膜卷筒上的薄膜覆盖爆炸槽并压紧；将加气阀门与瓦斯气瓶连接，使瓦斯气体进入爆炸槽内，开启搅拌风扇；待瓦斯气体浓度达到阈值后，关闭瓦斯气瓶与加气阀门；开启旋转驱动电机、往复运动驱动电机、联动滑移装置，使旋转试件与往复运动试件摩擦；开启红外测温仪测温。本发明操作简单，可对岩石试件的旋转速度、岩石试件摩擦接触面压力等参数进行高精度调节，可真实的模拟、再现采空区岩石冒落引爆瓦斯事故的全过程。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	中煤科工集团重庆研究院有限公司
发明人：	邓鹏;程波;巨广刚;杨亮;杨森;周植鹏;颜文学;彭明辉;秦玉兵
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910658513.4
公开号：	CN110261582A
代理机构：	北京同恒源知识产权代理有限公司
代理人：	阴知见
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	400039 重庆市九龙坡区二郎科技城路6号
主权项：	1.一种岩石摩擦引爆瓦斯气体的试验装置，其特征在于：包括减震机架，所述减震机架上设有爆炸槽，所述爆炸槽包括侧壁、顶盖、开口和门盖，以形成中空腔体，所述爆炸槽内的减震机架上设有主轴箱系统和往复运动部件，所述主轴箱系统包括设置在减震机架上的第一滑轨、旋转驱动电机、主轴、轴承和三爪卡盘，所述主轴滑动设置在第一滑轨上，所述轴承滑动设置在主轴上，所述驱动电机与轴承连接，所述三爪卡盘设置在轴承上，用于固定旋转试件；所述往复运动部件包括与第一滑轨垂直设置的第二滑轨，以及设置在第二滑轨上的滑块，所述第二滑轨垂直于主轴设置，所述滑块的一端设有偏心凸轮和连杆，还包括与偏心凸轮连接的往复运动驱动电机，用于驱动滑块在第二滑轨上做往复运动，所述滑块上设有直角件，所述直角件上相对于主轴的一面设有试件夹具；还包括加压装置，用于推动主轴在第一滑轨上滑动，以使旋转试件与往复运动试件接触，所述爆炸槽内的顶部设有搅拌风扇，所述爆炸槽侧壁上设有加气阀门，所述加气阀门连接有瓦斯气瓶，所述爆炸槽顶盖上设有用于放置薄膜的薄膜卷筒，所述薄膜用于覆盖爆炸槽开口。 2.根据权利要求1所述的岩石摩擦引爆瓦斯气体的试验装置，其特征在于：所述加压装置包括气缸，所述气缸的一端与爆炸槽侧壁固定连接，另一端与主轴连接，所述气缸与主轴连接处设有压力传感器，还包括用于调节气缸活塞杆对旋转试件施加压力的减压阀。 3.根据权利要求1所述的岩石摩擦引爆瓦斯气体的试验装置，其特征在于：还包括设置在旋转驱动电机与轴承之间的联动滑移装置，用于在所述加压装置推动主轴滑动时，能够一直保持所述旋转驱动电机施加给轴承的动力，所述联动滑移装置包括第一传动件和花键套，所述第一传动件与花键套连接，还与旋转驱动电机主轴连接，所述花键套平行于主轴箱系统的主轴设置，所述花键套上滑动设置有第二传动件，所述第二传动件一端与主轴箱系统的轴承连接。 4.根据权利要求1所述的岩石摩擦引爆瓦斯气体的试验装置，其特征在于：还包括设置在爆炸槽侧壁上的门盖压紧把手，用于将薄膜覆盖爆炸槽开口后，关闭门盖并压紧薄膜，从而封闭爆炸槽。 5.根据权利要求1所述的岩石摩擦引爆瓦斯气体的试验装置，其特征在于：还包括设置在爆炸槽上的红外测温仪，用于实时检测旋转试件与往复运动试件接触面的温度，还包括瓦斯浓度传感器，用于实时检测爆炸槽内的瓦斯浓度。 6.根据权利要求1所述的岩石摩擦引爆瓦斯气体的试验装置，其特征在于：还包括设置在爆炸槽内的火花塞，用于引爆爆炸槽内的瓦斯气体。 7.根据权利要求1所述的岩石摩擦引爆瓦斯气体的试验装置，其特征在于：所述加气阀门为球形阀，包括通过管路与瓦斯气瓶连接的气嘴，所述瓦斯气瓶上设有加压阀门，用于控制气瓶出口的瓦斯气体压力。 8.根据权利要求1所述的岩石摩擦引爆瓦斯气体的试验装置，其特征在于：还包括控制模块，所述控制模块与旋转驱动电机、往复运动驱动电机、搅拌风扇、红外测温仪、瓦斯浓度传感器、压力传感器、火花塞连接，用于控制各装置，及接收显示传感器返回的数据。 9.一种基于权利要求1-8任一所述岩石摩擦引爆瓦斯气体的试验装置的试验方法，其特征在于：包括以下步骤： S1：将岩石制备成所需的形状，按照岩石试样运动的类型可分为旋转试件与往复运动试件；其中旋转试件为直径50mm，高度为100mm的圆柱体，往复运动试件为长度400mm，宽度100mm，厚度80mm的长方体； S2：将制备好的旋转试件固定到主轴箱系统中的三爪卡盘上；将往复运动试件固定在往复运动部件的试件夹具上； S3：将薄膜卷筒上的薄膜覆盖爆炸槽，关闭门盖，并利用门盖压紧把手将薄膜与爆炸槽的四边压紧，防止爆炸槽内的气体流出；而后将加气阀门上的气嘴与瓦斯气瓶连接，并打开瓦斯气瓶，使瓦斯气体进入爆炸槽内；并同时开启搅拌风扇使爆炸槽内的瓦斯气体与空气混合均匀； S4：待爆炸槽内的瓦斯气体浓度达到试验要求的阈值后，关闭瓦斯气瓶与加气阀门；而后，开启旋转驱动电机、往复运动驱动电机，使旋转试件与往复运动试件分别作旋转与往复运动； S5：开启加压装置，使旋转试件向往复运动试件方向移动，直至旋转试件端面与往复运动试件端面接触，摩擦； S6：待旋转试件与往复运动试件接触，摩擦后，随即开启红外测温仪，对试件接触面的温度进行测定；旋转试件与往复运动试件相互摩擦、产生火花，并使得接触面温度上升后，若此时爆炸槽内的瓦斯气体不发生爆炸，则说明岩石试件摩擦不会引爆瓦斯；反之则说明岩石试件摩擦会引爆瓦斯；若未发生爆炸，则主动控制爆炸槽内的火花塞引爆瓦斯气体，结束实验。 10.根据权利要求9所述的岩石摩擦引爆瓦斯气体的试验方法，其特征在于：步骤S1具体包括以下步骤： S11：应用专用取芯装置在煤矿井下钻取待测岩层的岩芯，而后将岩芯送至实验室进行打磨，使得圆柱体型的旋转试件的尺寸为直径50mm，高度为100mm； S12：在煤矿井下将一定块度的岩石运至实验室后，采用水力切割或岩石切片机对岩样进行加工，长方体型的往复运动试件尺寸为长度400mm，宽度100mm，厚度80mm。
所属类别：	发明专利