煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置，包括动力系统、管道系统和除尘系统，动力系统包括开有容器开口的压力容器及连接容器开口与管道系统的出口装置，出口装置内设有用于密封和受压时打开容器开口的泄爆机构，管道系统包括管道组件和连接管，管道组件为由管道单元通过法兰连接组成的多分支结构，管道单元包括直管、第一连接管和第二连接管，管道单元上设有观测孔和/或测试孔；除尘系统包括上部箱体、中部箱体和下部箱体，上部箱体开有净气出口，下部箱体设有管道接口及可开闭的清灰口，中部箱体内设有至少两个布袋除尘装置；利用本实用新型能够更清楚地认识煤与瓦斯突出致灾机理及发生、发展规律，有效控制煤与瓦斯突出灾害。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种矿山灾害模拟实验装置，特别涉及一种用于煤与瓦斯突出动 力效应模拟实验的装置。 煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置
【背景技术】
[0002] 煤与瓦斯突出是我国煤炭开采中最为严重的灾害之一。突出发生时产生的动力效 应能够摧毁生产系统，造成人员伤亡，且易引发煤尘和瓦斯爆炸等重大事故。因此，要最大 限度地降低灾害的破坏作用，就必须对煤与瓦斯突出的致灾机理进行研究，探索有效的灾 害控制方法和措施。煤与瓦斯突出的整体过程可以看作是两个不同阶段，其中一个阶段是 突出煤体的破碎过程，其主要表现特征是煤体在地应力、瓦斯压力以及采掘活动的共同作 用下产生破坏并与煤壁剥离，煤体中的吸附瓦斯不断解吸，游离瓦斯释放，在突出孔洞内部 形成煤一瓦斯两相流；另一个阶段是煤体破碎后的抛出过程，即动力效应阶段，也即上一阶 段形成的煤一瓦斯两相流喷出突出孔洞并在巷道中分选堆积的过程，该阶段在不考虑顶板 垮落的情况下，地应力起次要作用，而瓦斯气体的推动起支配作用。
[0003] 由于煤与瓦斯突出的复杂性以及研究方法和手段的限制，国内外对煤与瓦斯突出 后的致灾理论研究较少。突出动力灾害实验室模拟和现场实际观测都存在着无法克服的困 难。虽然目前国内外已经开展了大量的煤与瓦斯突出实验，并取得了许多突破性的进展，但 研究成果大多集中在吸附解吸规律、煤体破坏规律、地应力作用、型煤参数等方面，很多问 题如煤与瓦斯突出过程中的流体运动参数及流动状态、冲击波形成机理及对主要通风设施 的冲击破坏作用、破坏效果、致灾条件及预警防护等方面的研究比较少，其主要原因有：第 一，由于固气两相流问题的复杂性，目前仍没有非常成熟的理论成果来解释两相流的运动 规律；第二，现有的煤与瓦斯突出实验室突出模型很难达到现场实际条件的要求，动力效应 实验效果不明显；第三，突出现场产生动力破坏和冲击的有关描述不够详细，且由于煤矿安 全法规和安全设备限制，突出现场图片和视频资料很少，不利于问题的研究。以上这些原因 导致突出致灾研究方面相对滞后，人们无法从根本上阐述突出所带来的�：Γ薹ㄖ苯� 应用理论分析得出的结论来指导实践。
[0004] 因此，有必要开发一种专门用于煤与瓦斯突出动力效应模拟实验的实验装置，以 通过实验室实验了解煤与瓦斯突出的致灾及控制条件，通过动力效应实验研究更清楚地认 识煤与瓦斯突出致灾机理及发生、发展规律，有效控制煤与瓦斯突出灾害。 实用新型内容
[0005] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种专门用于煤与瓦斯突出动力效应模拟 实验的实验装置，以通过实验室实验了解煤与瓦斯突出的致灾及控制条件，通过动力效应 实验研究更清楚地认识煤与瓦斯突出致灾机理及发生、发展规律，有效控制煤与瓦斯突出 灾害。
[0006] 本实用新型的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置，包括依次连接的动力系统、 管道系统和除尘系统，所述动力系统包括用于充装模拟实验材料的压力容器，所述压力容 器固定在地面且开有容器开口，所述压力容器上设有容器充气孔及可开闭的进煤口，所述 动力系统还包括连接所述容器开口与所述管道系统的出口装置，所述出口装置内设有用于 密封和受压时打开所述容器开口的泄爆机构，所述泄爆机构包括至少一个爆破片；所述管 道系统包括管道组件和连接所述动力系统及所述管道组件入口的连接管，所述管道组件为 由管道单元通过法兰连接组成的多分支结构，所述管道单元包括组成单个分支的直管、连 接两个分支的第一连接管和连接三个分支的第二连接管，所述管道单元上设有观测孔和/ 或测试孔，所述观测孔安装用于观测粉煤堆积状态的观测组件，所述测试孔安装用于固定 传感装置的测试组件；所述除尘系统包括从上往下依次连接的上部箱体、中部箱体和下部 箱体，所述上部箱体开有净气出口，所述下部箱体设有用于与所述管道系统连接的管道接 口及可开闭的清灰口，所述中部箱体内设有至少两个布袋除尘装置及用于驱动所述布袋除 尘装置产生振动的振动装置。
[0007] 进一步，所述爆破片的数量为两个，所述出口装置位于两个所述爆破片之间的部 位形成隔离室并且设有连通所述隔离室的隔离室充气孔。
[0008] 进一步，所述出口装置包括加厚接管及变径接管，所述加厚接管的一端与所述容 器开口连接、另一端与所述变径接管的粗管部通过第一法兰进行连接，所述变径接管的细 管部与所述连接管通过第二法兰进行连接，两个所述爆破片分别夹持在所述第一法兰的法 兰盘和第二法兰的法兰盘之间，所述隔离室充气孔设置在所述变径接管上。
[0009] 进一步，所述压力容器为底部设有鞍式支座的卧式压力容器，还包括通过地脚螺 栓固定在地面且与所述鞍式支座固定连接的底座，所述底座包括上平台和下平台，所述上 平台和下平台之间设有用于调节两平台之间相对距离的调节螺杆。
[0010] 进一步，所述连接管包括与所述细管部连接的子管和与所述管道组件入口连接的 母管，所述子管套入所述母管并且可沿所述母管的轴向运动，所述母管前端设有定位孔，定 位件穿过所述定位孔对所述子管进行定位，所述子管后端设有用于安装密封圈的密封圈安 装槽。
[0011] 进一步，所述管道单元还包括倾角调节管，所述倾角调节管的两端分别连接所述 直管并且用于调节管道倾角或者方位角；所述第一连接管为直角弯管，所述第二连接管为 三通管。
[0012] 进一步，所述管道单元均为方形管，所述测试孔设在所述管道单元的顶面，所述观 测孔设在所述管道单元上与顶面相邻的侧面；所述观测孔的边沿四周加工出孔座I，所述 观测组件包括与所述孔座I适配的孔盖I及密封固定在所述孔座I与孔盖I之间的可视 玻璃；所述测试孔的边沿四周加工出孔座II，所述测试组件包括与所述孔座II适配的孔盖 II及固定在所述孔盖II上并伸入所述管道单元内的传感器。
[0013] 进一步，本实用新型的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置还包括用于支撑所述 管道组件的组合支架，所述组合支架包括由Π 形钢梁拼接而成的底架及连接在所述底架上 的固定高度支架和活动高度支架，所述活动高度支架支撑相邻的具有不同高度的所述直管 以适应所述直管由于倾角变化而引起的高度变化。
[0014] 进一步，所述布袋除尘装置包括圆筒型的固定架及套设在所述固定架上的滤袋， 所述振动装置包括安装在所述中部箱体的上开口处的振动板及固定在所述振动板上的振 动器，所述布袋除尘装置上部的开口处固定在所述振动板上。
[0015] 进一步，所述中部箱体内位于所述布袋除尘机构下方的位置设有用于将含尘气体 均匀导入所述布袋除尘机构的风流均匀装置。
[0016] 本实用新型的有益效果：本实用新型的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置采用 了包括动力系统、管道系统、和除尘系统在内的�？榛杓疲骞δ芷肴鞲瞿？榈墓� 能与实验要求配合，可形成不同管道网络的实验条件，然后通过调节煤量、气体量方法来实 现不同材料和动力参数的实验模拟；具体地，从进煤口向压力容器加入煤体颗粒，从容器充 气孔充入瓦斯气体，通过充气加压方式完成煤体颗粒的气体吸附过程，当压力达到泄爆机 构的爆破点时容器开口瞬间打开，此时压力容器与实验巷道连通，煤体破碎并抛出，动力效 应模拟实验得以开始；通过直管、第一连接管、第二连接管的增减或调整进行自由组合，能 够模拟简易的具有多分支结构的矿井巷道网络；管道单元上设置的观测组件和测试组件， 能够肉眼观测粉煤堆积形态，并仪器测量两相流速度、巷道气体压力、粉煤堆积高度，煤岩 运动距离等参数；动力效应实验所产生的粉尘通过布袋除尘装置实现除尘，除尘效率高、 避免二次污染，除尘过程中，布袋除尘装置随振动装置摆动，从而使粉尘不易附着而造成堵 塞，有利于提高除尘效率而且除尘系统利用实验冲击气流作为动力来克服自身阻力，无需 额外增设动力装置；利用本实用新型能够更清楚地认识煤与瓦斯突出致灾机理及发生、发 展规律，有效控制煤与瓦斯突出灾害。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
[0018] 图1为本实用新型的俯视图；
[0019] 图2为本实用新型的主视图；
[0020] 图3为本实用新型的动力系统的结构示意图；
[0021] 图4为本实用新型的动力系统的动力原理简图；
[0022] 图5为图1中A处放大图；
[0023] 图6为本实用新型的倾角调节管的结构示意图；
[0024] 图7为图1中B处放大图；
[0025] 图8为图2中C处放大图；
[0026] 图9为本实用新型的除尘系统的结构示意图；
[0027] 图10为图9的左视图；
[0028] 图11为图9的俯视图。
【具体实施方式】
[0029] 图1为本实用新型的俯视图，图2为本实用新型的主视图，图3为本实用新型的 动力系统的结构示意图，图9为本实用新型的除尘系统的结构示意图，如图所示：本实用新 型的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置，包括依次连接的动力系统、管道系统和除尘系 统，所述动力系统包括用于充装模拟实验材料的压力容器101，所述压力容器101固定在地 面且开有容器开口 111，所述压力容器101上设有容器充气孔112及可开闭的进煤口 113， 所述动力系统还包括连接所述容器开口 111与所述管道系统的出口装置，所述出口装置内 设有用于密封和受压时打开所述容器开口 111的泄爆机构，所述泄爆机构包括至少一个爆 破片102 ;所述管道系统包括管道组件和连接所述动力系统及所述管道组件入口的连接管 202,所述管道组件为由管道单元通过法兰连接组成的多分支结构，所述管道单元包括组成 单个分支的直管211、连接两个分支的第一连接管212和连接三个分支的第二连接管212， 所述管道单元上设有观测孔和/或测试孔，所述观测孔安装用于观测粉煤堆积状态的观测 组件，所述测试孔安装用于固定传感装置的测试组件；所述除尘系统包括从上往下依次连 接的上部箱体301、中部箱体302和下部箱体303,所述上部箱体301开有净气出口（位于 上部箱体301的一侧，图中未示出），所述下部箱体303设有用于与所述管道系统连接的管 道接口 311及可开闭的清灰口 312,所述中部箱体302内设有至少两个布袋除尘装置及用于 驱动所述布袋除尘装置产生振动的振动装置；压力容器101为能够承载内部高压的密闭设 备；模拟实验材料包括媒体颗�：屯咚蛊澹渲腥萜鞒淦�112可与高压气瓶连接、用于 充入瓦斯气体，进煤口 113设于压力容器101顶部、通过阀门进行开启及关闭；管道系统为 模拟矿井巷道网络的管道；容器开口 111开设在压力容器101下部，通过主要由管道组成的 出口装置与管道系统连通，并且由泄爆机构进行封闭，以实现压力容器101的整体密封；泄 爆机构能够在规定的温度和压力下爆破、泄放压力；从进煤口 113向压力容器101加入煤体 颗粒，从容器充气孔112充入瓦斯气体，通过充气加压方式完成煤体颗粒的气体吸附过程， 当压力达到泄爆机构的爆破点时容器开口 111瞬间打开，此时压力容器101与实验巷道连 通，煤体破碎并抛出，动力效应模拟实验得以开始；泄爆机构可采用现有任何结构的爆破片 102,在此不赘述其结构；采用爆破片102具有结构简单、安装维修方便、价格低廉等优点， 而且其耐腐蚀、密封性能可靠，保证压力容器101在动力效应实验开始前的密封性能；爆破 片102的数量则根据实际需要而定；在采用一个爆破片102时，可将爆破片102安装在出口 装置的任何位置；如需煤体颗粒的气体吸附过程，则先向压力容器101中充入小于且接近 爆破片102爆破压力的气体，此时爆破片102不会破裂；实验需打开容器开口 111时，再向 压力容器101内充气，使压力容器101内气体压力超过爆破片102爆破压力，爆破片102破 碎，从而实现容器开口 111的瞬间打开；管道系统的入口、出口均以流体运动方向为标准， 流体进入的一端为入口；管道组件具有至少三条分支，每一分支即由直管211连续组成的 直形管道；第一连接管212为两端开口的弯管，第二连接管212则为具有三个开口的管道； 通过直管211、第一连接管212、第二连接管212的增减或调整进行自由组合，能够模拟简易 的具有多分支结构的矿井巷道网络；管道单元上设置的观测组件和测试组件，能够肉眼观 测粉煤堆积形态，并仪器测量两相流速度、巷道气体压力、粉煤堆积高度，煤岩运动距离等 参数；中部箱体302为除尘系统的主要工作部件，其内部中空形成除尘室，中部箱体302的 上开口与上部箱体301对接、上开口与下部箱体303对接，上部箱体301用于出气，下部箱 体303则用于进气及清灰；管道接口 311与管道系统法兰连接；清灰口 312为可以密封和开 启的阀门式结构；布袋除尘装置悬挂在除尘室，利用纤维编制物制作的袋式过滤元件来捕 集含尘气体中固体颗粒物；动力效应实验所产生的粉尘通过布袋除尘装置实现除尘，除尘 效率高、避免二次污染；除尘过程中，布袋除尘装置随振动装置摆动，从而使粉尘不易附着 而造成堵塞，有利于提高除尘效率，而且除尘系统利用实验冲击气流作为动力来克服自身 阻力，无需额外增设动力装置。
[0030] 本实施例中，所述爆破片102的数量为两个，所述出口装置位于两个所述爆破片 102(包括靠近管道系统的爆破片A1021和靠近压力容器101的爆破片B1022)之间的部位 形成隔离室103并且设有连通所述隔离室103的隔离室充气孔131 ;隔离室103即出口装 置中两个爆破片102所形成的密闭空间，隔离室充气孔131与容器充气孔112结构及功能 均一致；同时使用两个爆破片102比仅仅使用一个爆破片102具有更为突出的技术效果，使 用一个爆破片102时，爆破片102的破损需要对整个压力容器101充气，充气对象体积大， 出口打开时间长，爆破片102破碎时间不易控制；而使用两个爆破片102时，可通过对隔离 室103进行充、放气来改变爆破片102所承受的压力，出口打开时间短，易于准确控制容器 开口 111打开时间；具体地说，如图4所示，根据实验要求，如需煤体颗粒的气体吸附过程， 则先向压力容器101内充入小于且接近爆破片B1022爆破压力的气体，此时爆破片B1022 不会破裂；吸附过程完成后，实验开始前，首先对隔离室充气孔131和容器充气孔112进行 交替间歇充气，使压力容器101内的实验压力达到预设实验压力P。，并保证爆破片A1021、 爆破片B1022均不会破裂，此时压力容器气体压力P。>隔离室气体压力Pi >管道系统气体 压力Pm，且PQ - Pm >爆破片B的爆破压力> PQ - Pi，而爆破片A的爆破压力> Pi - Pm ; 实验开始时，充气增大或放气减小隔离室103内的气体压力，爆破片B1022和爆破片A1021 先后破碎，从而实现出口的瞬间打开；采用充气增压方式打开出口时，爆破片A1021首先破 碎；而采用放气减压方式打开出口时，爆破片B1022首先破碎。
[0031] 本实施例中，所述出口装置包括加厚接管104及变径接管105,所述加厚接管104 的一端与所述容器开口 111连接、另一端与所述变径接管105的粗管部通过第一法兰161 进行连接，所述变径接管105的细管部与所述连接管202通过第二法兰162进行连接，两个 所述爆破片102分别夹持在所述第一法兰161的法兰盘和第二法兰162的法兰盘之间，所 述隔离室充气孔131设置在所述变径接管105上；为适应容器开口 111打开时的强烈高压 冲击，容器开口 111连接比压力容器101外壁厚度更大的加厚接管104,当然加厚接管104 也可以与压力容器101 -体成型，以提高连接稳固度；变径接管105使加厚接管104能够与 不同尺寸的管道系统相连接，增加模拟实验的可控变量；本实施例的加厚接管104的直径 为0. 3m、长度为0. lm，变径接管105的粗管部直径为0. 3m，而细管部的直径大小可根据实验 需求调整为0. 3m、0. 2m、0. lm等不同规格；第一法兰161、第二法兰162均与现有的法兰结 构相同，可在加厚接管104、变径接管105及管道系统进口的相应连接部位预设法兰盘，再 通过螺栓进行密封连接，爆破片102则相应被夹持在法兰盘之间。
[0032] 本实施例中，所述压力容器101为底部设有鞍式支座114的卧式压力容器，还包 括通过地脚螺栓固定在地面且与所述鞍式支座114固定连接的底座，所述底座包括上平台 171和下平台172,所述上平台171和下平台172之间设有用于调节两平台之间相对距离的 调节螺杆173 ;压力容器101通过底座固定在地面，以防止压力容器101在冲击反力作用下 移动；底座由至少两层相对独立的钢板层构成，其中最底层的钢板层固定在地面，各钢板层 之间可以接触连接，也可以不接触连接；钢板层间的相对距离可调节，有利于保持压力容器 101的水平度，并可以调整压力容器101的相对高度，便于压力容器101与出口装置的连接； 调节螺杆173穿过上平台171并部分穿入下平台172,可在杆身上设置两段相反旋向的螺 纹，螺旋时实现两平台高度的调节；压力容器101、加厚接管104及变径接管105上均设有 用于安装传感器的传感器孔A108 ;传感器孔A108用于安装压力传感器、温度传感器等传感 器，以监测并获取实验过程中的理化数据；传感器孔A108的轴线均与设压力容器101、加厚 接管104及变径接管105的轴线相垂直，便于开设并且可以提高获取数据的准确性。
[0033] 本实施例中，所述连接管202包括与所述细管部连接的子管221和与所述管道组 件入口连接的母管222,所述子管221套入所述母管222并且可沿所述母管222的轴向运 动，所述母管222前端设有定位孔222a，定位件穿过所述定位孔222a对所述子管221进行 定位，所述子管221后端设有用于安装密封圈的密封圈安装槽；连接管202两端分别与动力 系统、管道组件密封连接，其为伸缩套管式结构，使连接管202的整体长度可进行微调，最 大调整长度为〇. lm，以便于连接处的拆装更换；定位件可采用紧固螺栓，子管221上设有至 少三个与定位孔222a对应连接的孔221a ;前端、后端均以流体运动方向为标准，流体首先 经过的一端为前端。
[0034] 本实施例中，所述管道单元还包括倾角调节管203,所述倾角调节管203的两端分 别连接所述直管211并且用于调节管道倾角或者方位角；倾角调节管203两端面之间的夹 角α为10° -20° ;所述第一连接管212为直角弯管，所述第二连接管212为三通管；如 图6所示，倾角调节管203使管道系统具有倾角变化，形成与实际矿井巷道网络更为相似的 管道结构，使流体运动与实际突发效应接近，实验过程更能反映实际情况，实验结果更加准 确；直角弯管、三通管均容易制造，有利于降低生产成本。
[0035] 本实施例中，所述管道单元均为方形管，所述测试孔设在所述管道单元的顶面， 所述观测孔设在所述管道单元上与顶面相邻的侧面；所述观测孔的边沿四周加工出孔座 I 241，所述观测组件包括与所述孔座I 241适配的孔盖I 251及密封固定在所述孔座 I 241与孔盖I 251之间的可视玻璃252;所述测试孔的边沿四周加工出孔座II 261，所述 测试组件包括与所述孔座II 261适配的孔盖II 271及固定在所述孔盖II 271上并伸入所述 管道单元内的传感器273;方形管道与实际矿井巷道网络更为相似，进一步使流体运动与 实际突发效应接近，实验过程更能反映实际情况，实验结果更加准确；顶面即管道单元放置 时的上表面，测试孔设置在顶面，增强传感装置的感应准确度，而且工作人员还可以从测试 孔对管道进行清洁工作，设在顶面便于清洁；观测孔设置在侧面，便于对管道内情况进行实 时观察；孔座I 241与孔盖I 251具有配合连接的法兰盘结构，便于进行密封连接；可视玻 璃252形成透明视窗，并且能够承载实验压力，以观察模拟煤矿巷道瓦斯爆破现象；可视玻 璃252优选为钢化硼硅玻璃，钢化硼硅玻璃的耐高温性能稳定，可长时间处在450°C高温环 境下工作，瞬间耐温高达650°C，经过半钢化处理后，可以显著提高玻璃的抗热冲击性能，提 高玻璃的机械强度，热膨胀系数低，透明度高，耐水、耐碱、耐酸性能良好，高强度、高硬度、 具有超强的抗爆能力；孔座II 261与孔盖II 271具有配合连接的法兰盘结构，便于进行密 封连接；传感器273用于检测实验过程中的温度、压力等理化因素，完善实验结果数据；每 一孔盖II 271上共设置三个沿流体运动方向等间距的用于安装传感器273的传感器安装孔 274 ;传感器273的数量可根据实验需求进行设定，当不安装传感器273时，传感器安装孔 274用螺栓密封。
[0036] 本实施例中，本实用新型的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置还包括用于支撑 所述管道组件的组合支架，所述组合支架包括由Π 形钢梁拼接而成的底架281及连接在所 述底架281上的固定高度支架282和活动高度支架（图中未示出），所述活动高度支架支 撑相邻的具有不同高度的所述直管211以适应所述直管211由于倾角变化而引起的高度变 化；底架281主要由Π 形钢、横梁和联接螺钉组成，用于保持管道组件整体的平整；为了便 于运输和拆装，底架281被分成长度不等的数段，通过联接螺钉联接成一个整体铺设在地 面上，其整体铺设形式与管道组件相同；固定高度支架282由二脚支架、四脚支架和五脚支 架组成，其中二脚支架主要用于支承带有观测组件的管道单元，以防止支架顶部钢管遮挡 视窗；五脚支架用于支承第一连接管212,以提高管道稳固性；其他管道组件采用四脚支架 进行支承；每个支架脚部都有地脚法兰，用于联接固定高度支架282和底架281 ;活动高度 支架则支撑倾角调节管203及经过倾角调节管203改变高度的直管211。
[0037] 本实施例中，所述布袋除尘装置包括圆筒型的固定架341及套设在所述固定架 341上的滤袋342,所述振动装置包括安装在所述中部箱体302的上开口处的振动板351及 固定在所述振动板351上的振动器352,所述布袋除尘装置上部的开口处固定在所述振动 板351上；固定架341用于支撑滤袋342,防止滤袋342塌陷，同时有助于尘饼的清除和重 新分布；含尘气体经过布袋除尘装置时，粉尘被捕集在滤袋342的外表面，而干净气体通过 滤料进入滤袋342内部；振动板351与中部箱体302的上盖板之间设有弹性元件如弹簧，使 振动板351能够形成谐振；振动器352为一位于振动板351中央的偏振机构，其可以由外 部电源驱动，也可以由各个布袋除尘装置之间因过滤压力不一而形成初始偏振，随后则因 惯性而不断振动，从而推动振动板351振动；中部箱体302为圆筒体，减少气体流动阻力， 沿中部箱体302的内腔周向均匀设置六个布袋除尘装置；除尘室也呈圆筒状；各个固定架 341的圆心处于以除尘室中心为圆心的一个圆上，以保证中部箱体302的平衡性；净气出口 连接有通风管道381，通风管道381由固定在地面上的支撑杆382支撑；通风管道381将干 净气体引导至适合排放的区域，避免对实验区域造成污染，而且由于动力实验需要使用到 沼气，引导式排放能够防止造成中毒事故；中部箱体302的外表面与下部箱体303的上表 面之间连接有加强筋391，能够加强中部箱体302与下部箱体303连接的稳固度，减少中部 箱体302外壁的震动；下部箱体303的上表面用于提升运输的吊耳392 ;吊耳392共设置四 个，均匀布置在下部箱体303的上表面，保证运输时的平衡；中部箱体302的外表面与下部 箱体303的上表面之间连接有用于攀爬的爬梯393,便于对本除尘系统进行检修、安装；下 部箱体303和支撑杆382均通过地脚螺栓固定在地面上，防止除尘系统在冲击反力作用下 移动。
[0038] 本实施例中，所述中部箱体302内位于所述布袋除尘机构下方的位置设有用于将 含尘气体均匀导入所述布袋除尘机构的风流均匀装置306 ;如图9所示，风流均匀装置306 为垂直气流分隔板；含尘气体进入下部箱体303时将形成高速涡流，会对滤袋342形成强烈 冲刷作用，增设风流均匀装置306则能够降低含尘气体的气流流速并使气流分布均匀，提 高本除尘系统的除尘效率，同时也提高滤袋342的使用寿命。
[0039] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本 实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1. 一种煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置，包括依次连接的动力系统、管道系统和 除尘系统，其特征在于：所述动力系统包括用于充装模拟实验材料的压力容器，所述压力容 器固定在地面且开有容器开口，所述压力容器上设有容器充气孔及可开闭的进煤口，所述 动力系统还包括连接所述容器开口与所述管道系统的出口装置，所述出口装置内设有用于 密封和受压时打开所述容器开口的泄爆机构，所述泄爆机构包括至少一个爆破片；所述管 道系统包括管道组件和连接所述动力系统及所述管道组件入口的连接管，所述管道组件为 由管道单元通过法兰连接组成的多分支结构，所述管道单元包括组成单个分支的直管、连 接两个分支的第一连接管和连接三个分支的第二连接管，所述管道单元上设有观测孔和/ 或测试孔，所述观测孔安装用于观测粉煤堆积状态的观测组件，所述测试孔安装用于固定 传感装置的测试组件；所述除尘系统包括从上往下依次连接的上部箱体、中部箱体和下部 箱体，所述上部箱体开有净气出口，所述下部箱体设有用于与所述管道系统连接的管道接 口及可开闭的清灰口，所述中部箱体内设有至少两个布袋除尘装置及用于驱动所述布袋除 尘装置产生振动的振动装置。
2. 根据权利要求1所述的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置，其特征在于：所述爆 破片的数量为两个，所述出口装置位于两个所述爆破片之间的部位形成隔离室并且设有连 通所述隔离室的隔离室充气孔。
3. 根据权利要求2所述的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置，其特征在于：所述出 口装置包括加厚接管及变径接管，所述加厚接管的一端与所述容器开口连接、另一端与所 述变径接管的粗管部通过第一法兰进行连接，所述变径接管的细管部与所述连接管通过第 二法兰进行连接，两个所述爆破片分别夹持在所述第一法兰的法兰盘和第二法兰的法兰盘 之间，所述隔离室充气孔设置在所述变径接管上。
4. 根据权利要求3所述的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置，其特征在于：所述压 力容器为底部设有鞍式支座的卧式压力容器，还包括通过地脚螺栓固定在地面且与所述鞍 式支座固定连接的底座，所述底座包括上平台和下平台，所述上平台和下平台之间设有用 于调节两平台之间相对距离的调节螺杆。
5. 根据权利要求4所述的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置，其特征在于：所述连 接管包括与所述细管部连接的子管和与所述管道组件入口连接的母管，所述子管套入所述 母管并且可沿所述母管的轴向运动，所述母管前端设有定位孔，定位件穿过所述定位孔对 所述子管进行定位，所述子管后端设有用于安装密封圈的密封圈安装槽。
6. 根据权利要求5所述的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置，其特征在于：所述管 道单元还包括倾角调节管，所述倾角调节管的两端分别连接所述直管并且用于调节管道倾 角或者方位角；所述第一连接管为直角弯管，所述第二连接管为三通管。
7. 根据权利要求6所述的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置，其特征在于：所述管 道单元均为方形管，所述测试孔设在所述管道单元的顶面，所述观测孔设在所述管道单元 上与顶面相邻的侧面；所述观测孔的边沿四周加工出孔座I，所述观测组件包括与所述孔 座I适配的孔盖I及密封固定在所述孔座I与孔盖I之间的可视玻璃；所述测试孔的边沿 四周加工出孔座II，所述测试组件包括与所述孔座II适配的孔盖II及固定在所述孔盖II上 并伸入所述管道单元内的传感器。
8. 根据权利要求7所述的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置，其特征在于：还包括 用于支撑所述管道组件的组合支架，所述组合支架包括由π形钢梁拼接而成的底架及连接 在所述底架上的固定高度支架和活动高度支架，所述活动高度支架支撑相邻的具有不同高 度的所述直管以适应所述直管由于倾角变化而引起的高度变化。
9. 根据权利要求8所述的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置，其特征在于：所述布 袋除尘装置包括圆筒型的固定架及套设在所述固定架上的滤袋，所述振动装置包括安装在 所述中部箱体的上开口处的振动板及固定在所述振动板上的振动器，所述布袋除尘装置上 部的开口处固定在所述振动板上。
10. 根据权利要求9所述的煤与瓦斯突出动力效应模拟实验装置，其特征在于：所述中 部箱体内位于所述布袋除尘机构下方的位置设有用于将含尘气体均匀导入所述布袋除尘 机构的风流均匀装置。
【文档编号】G01N33/22GK203894222SQ201420312347
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】胡千庭, 文光才, 孙东玲, 龚小兵, 马代辉, 苗法田, 杨慧明, 王波, 刘奎, 隆清明, 刘延保, 张淑同, 戴林超, 于海云 申请人:中煤科工集团重庆研究院有限公司
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