SU796459A1

SU796459A1 - Device for simulating instant coal and gas outburst

Info

Publication number: SU796459A1
Application number: SU782695533A
Authority: SU
Inventors: Евгений Серафимович Розанцев; Геннадий Яковлевич Полевщиков; Валерий Иннакентьевич Лохов
Original assignee: Восточный Научно-Исследовательскийинститут По Безопасности Работ Вгорной Промышленности
Priority date: 1978-12-11
Filing date: 1978-12-11
Publication date: 1981-01-15

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВНЕЗАПНОГО ВЫБРОСА УГЛЯ И ГАЗА(54) DEVICE FOR SIMULATION OF EXTREME COAL EMISSION AND GAS

Изобретение относитс к горной промышлен ности и может быть использовано дл моделировани внезапных выбросов угл и газа. Известно устройство дл моделировани про цесса внезапного выброса, выполненное в виде блока с полост ми, имитирующими горную выработку 1 . Недостатком данного устройства вл етс невозможность исследовани вли ни на процесс выброса многих горно-геологических факторов . Известно устройство дл моделиррвани внезапного выброса угл и газа, включающее матрицу дл размещени в ней испытываемого образца, имеющую щтуцер дл подвода газа и быстродействующий затвор, трубу с прозрачными стенками, имитирующую горную выработку средства соединени матрицы с трубой, контрольно-измерительные приборы,, регистрирующие процессы, протекающие в матрице и фубе, имитирующей горную выработку, и соединительные шланги 2. Недостатком данного устройства вл етс ограниченный диапазон исследований. Цель изобретени - расширение диапазона I исследуемых параметров процесса внезапного выброса угл и газа. Поставленна цель достигаетс тем, что устройство снабжено поворотно-фиксирующим механизмом матрицы, набором диафрагм с отверсти ми разной формы и сечеш , аэродинамическим каркасом с поворотными лопаст ми дл моделировани изменени азродинамического сопротивлени горной выработки с механизмом управлени , выполненным в виде т г, гофрированной емкостью дл демпфировани ударной волны, образующейс при выбросеугл и газа, размещенной на конце трубы, имитирующей- гориую выработку, при зтом срерюм соединени матрицы с трубой, имитирующей горную вырабожу, вьшолнеиы в виде шцж риого соедииеии и патрубков с возможностью изменени угла между продольными ос ми матрицы и трубы, имитирук цей гориую выраболсу, котора вьшолнеиа секционной с герметичным подсоединением ее секций. Кроме зтого, устройство снабжено средством дл подачи воды в матрицу, штуцером дл подачи воды, установленным на матрице, и перфорированными трубками дл напорного увлажнени испытьшаемого образца.The invention relates to the mining industry and can be used to simulate sudden coal and gas emissions. A device for simulating a sudden outburst process, made in the form of a block with cavities simulating a mine workout 1, is known. The disadvantage of this device is the inability to study the effect on the emission process of many mining and geological factors. A device for simulating a sudden ejection of coal and gas, including a matrix for placing a test specimen in it, having a gas supply shunt and a high-speed shutter, a pipe with transparent walls simulating the mining output of the matrix-tube coupling, instrumentation, recording processes flowing in the matrix and the mining imitation of mine workings, and connecting hoses 2. The disadvantage of this device is the limited range of studies. The purpose of the invention is to expand the range I of the studied parameters of the process of a sudden release of coal and gas. The goal is achieved by the fact that the device is equipped with a rotary-fixing mechanism of the matrix, a set of diaphragms with openings of different shapes and sechesh, an aerodynamic frame with rotary blades to simulate the change in the azdynamic resistance of mine workings damping the shock wave generated by the ejection of coal and the gas placed at the end of the pipe simulating the production of gas at the same time as the connection of the matrix with the pipe, imit uyuschey mountain vyrabozhu, vsholneiy as shtszh riogo soediieii nozzles and capable of changing the angle between the longitudinal axes of the matrix and the pipe imitiruk Tsey goriuyu vyrabolsu which vsholneia sectional airtight connection with its sections. In addition, the device is equipped with a means for supplying water to the matrix, a fitting for supplying water installed on the matrix, and perforated tubes for the pressure humidification of the test specimen.

На фиг. 1 представлено устройство дл моделировани внезапных выбросов угл и газа, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. Г, на фиг. 3 - узел Г на фиг. 1.FIG. Figure 1 shows a device for simulating sudden coal and gas emissions, a general view; in fig. 2 shows section A-A in FIG. G, FIG. 3 — node G in FIG. one.

Устройство включает толстостенную металлическую матрицу 1 круглого сечени , имеющую верхнюю крыщку 2 со щтуцером 3 дл подвода газа и быстродействующий затвор 4 в своей нижней части, последний имеет такую же конструкцию , как в известных устройствах. Внутри матрицы располагаютс угольный брикет или образец 5, две перфорированные увлажнительные трубки 6 (при опытах на образцах трубки снимаютс ) и диафрагма 7 с отверстием заданного внутреннего сечени и формы. .Можно использовать набор диафрагм с отверсти ми разного сечени или одну диафрагму с регулируемым отверстаем.The device includes a thick-walled metal matrix 1 of circular cross section, having an upper lid 2 with a clamp 3 for supplying gas and a quick-acting shutter 4 in its lower part, the latter having the same design as in known devices. Inside the matrix there is a coal briquette or sample 5, two perforated dampening tubes 6 (in tests on samples, the tubes are removed) and a diaphragm 7 with a hole of a given internal cross section and shape. . It is possible to use a set of diaphragms with openings of different sections or one diaphragm with an adjustable aperture.

На корпусе матрицы имеетсд штуцер дл подсоединени подвод щей трубки 8 от емкости 9 с жидкостью, на которой установлен манометр 10. На корпусе матрицы установлены датчики 11 давлени газа и датчики 12 разрушени угл . Кроме того, к матрице В верхней ее;части крепитс рычаг 13 поворота. Фиксаци матрицы в заданном положении осуществл етс 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 состыковьшаемых друг с другом. Внутри каждой секции располагаетс съемный азродинамический каркас 18, позвол ющий создавать переменное азродинамическое сопротивление движению газоугольного потока путем изменени угла поворота лопаток 19 каркаса с помощью т г 20 и фиксатора 21 т ги.On the matrix housing there is a nozzle for connecting the supply tube 8 from the container 9 with the liquid on which the pressure gauge 10 is installed. Gas pressure sensors 11 and coal destruction sensors 12 are installed on the matrix housing. In addition, to the matrix B of its upper part, the lever 13 of rotation is attached. Fixing the matrix in a predetermined position is carried out by a latch 14. The dies through the hinge 15 and the connecting pipes 16 are connected to the flange of the first section of the pipe 17, which imitates mining workings. The pipe is made in the form of metal sections with transparent side walls made of organic or quartz glass, hermetically joined to each other. Inside each section there is a removable azdynamic frame 18, which allows to create a variable azrodynamic resistance to the gas-coal flow by changing the angle of rotation of the frame blades 19 with the help of pull 20 and a clamp 21 tons of ty.

На верхней крышке каждой секции трубы располагаютс датчики 22 давлени дл замера статического давлени в газоугольном потоке. Внутри трубы размещаютс датчики 23 давлени дл измерени полного напора потока газоугольной смеси, а на ее прозрачных стенках - фоторезисторы 24 дл контрол скорости перемещени фронта потока. К последней секции трубы крепитс демпфирующа емкость 25, служаща дл гашени ударной волны, формирующейс при быстром открьгаании затвора, и предотвращени выноса угл в рабочее помещение.Pressure sensors 22 are located on the top cover of each section of the pipe to measure the static pressure in the gas-carbon stream. Inside the pipe, pressure sensors 23 are located to measure the full head of the gas-carbon mixture, and on its transparent walls there are photoresistors 24 to control the speed of movement of the flow front. A damping capacitance 25 is attached to the last section of the pipe, which serves to damp the shock wave generated by the quick release of the shutter and prevent the coal from being carried into the working room.

Устройство работает следующим 6бр1азом. I При моделировании на образце угл последний помещаетс в матрицу 1, в горловине которой предварительно устанавливаетс диафрагма 7 с заданным внутренним диаметром и формой отверсти . Свободное пространство между образцом л матрицей заполн етс расплавленной менделеевской замазкой. Торцы образца оставл ютс свободными от замазки. Затем после ее остывани , сверлени через отверсти в матрице освобождаютс от замазки каналы датчиков давлени газа. Датчики разрушени угл и две перфорированные увлажнительные трубки в этом случае не устанавливаютс .The device works as follows. I When simulating a carbon sample, the carbon is placed in the matrix 1, at the throat of which a diaphragm 7 is pre-installed with a given internal diameter and aperture shape. The free space between the sample and the matrix is filled with molten Mendeleev putty. The ends of the specimen are left free of putty. Then, after it cools down, drilling through the holes in the die is free of putty from the channels of the gas pressure sensors. The carbon destruction sensors and two perforated humidifiers are not installed in this case.

При опытах на брикетах угл последние приготавливаютс путем прессовани навесок угл , вз тых по массе с расчетом, чтобы после прессовани каждой навески поверхность части брикета находилась на уровне очередных контактов датчиков разрушени . На поверхност х частей брикета устанавливаютс датчики 12 разрушени .In experiments on coal briquettes, the latter are prepared by pressing the coal weights, taken by weight, with the expectation that after pressing each weight, the surface of a part of the briquette is at the level of the next contacts of the destruction sensors. On the surface of the parts of the briquette are installed sensors 12 destruction.

Прессование брикетов ведетс на обычном прессе, при этом в брикет одновременно устанавливаютс увлажнительные трубки.The pressing of the briquettes is carried out on a conventional press, with the humidification tubes being simultaneously installed in the briquette.

Брикеты и датчики разрушени устанавливаютс в матрице, производитс подсоединение увлажнительных трубок 6 к водоподвод щей системе и герметизаци матрицы описанным выше способом, подсоединение к ней верхней крышки 2, установка датчиков 11 давлени газа , подсоединение газоподвод щей системы к штуцеру крышки матрицы и подача газа в матрицу дл насыщени угл ,Briquettes and destruction sensors are installed in the matrix, the humidification tubes 6 are connected to the water supply system and the matrix is sealed by the method described above, the top cover 2 is connected to it, the gas pressure sensors are installed 11, the gas cap fitting is connected to the matrix to saturate the coal

После насыщени образца- (брикета) угл газом до установлени сорбционного равновеси при заданном давлении матрица шариирно соедин етс с фланцем первой секции трубы 17 и закрепл етс под заданным углом к продольной оси Трубы с помощью поворотного рычага фиксатора матрицы. Затем устанавливаютс и герметизируютс переходные соединительные патрубки 16 от матрицы к трубке. Увлажнение брикета угл осуществл етс после насыщени угл газом путем подачи сжатого воздуха в емкость 9 под необходимым давлением и вытеснени жидкости из нее в брикет.After the sample (briquette) is saturated with gas until sorption equilibrium is established at a given pressure, the matrix is sariirically connected to the flange of the first section of pipe 17 and fixed at a predetermined angle to the longitudinal axis of the pipe using a rotary lever of the matrix retainer. Transition connections 16 are then installed and sealed from the die to the tube. The coal briquette is moistened after the coal is saturated with gas by supplying compressed air into the tank 9 at the required pressure and displacing the liquid from it into the briquette.

Следующим зтапом подготовки установки к опыту вл етс соединение секций трубы между собой и закрепление лопаток 19 аэродинамического каркаса 18 трубы под заданным к поперечному сечению трубы углом посредством т г 20 и фиксатора 21 т ги. Фиксаци положени лопаток осзоцествл етс лутем установки болта 26 в отверсти х т г и фиксатора. С фланцем последней секции трубы соедин етс фланец демпфирующей емкости 25.The next step in preparing the installation for the experiment is to connect the pipe sections to each other and fasten the blades 19 of the aerodynamic frame 18 of the pipe at an angle specified by the cross section of the pipe by means of pull 20 and lock 21 tons of ty. The fixing of the position of the blades is ensured by the installation of the bolt 26 in the holes of the g and the retainer. A flange of the damping tank 25 is connected to the flange of the last pipe section.

Claims

После установки датчиков давлени газа в гнезда секций трубы производитс настройка и контроль электрических цепей датчиков раз рушени угл и давлени газа, имеющих электрическую св зь с гальванометрами осциллографа дл записи регистрируемых параметров на фотопленку. После установки скоростной кинокамеры со стороны боковой поверхности трубы вклю чаетс подсветка ее в отраженном свете от эк рана через прозрачные боковые стенки трубы к объективу кинокамеры. После этого пршзводитс запуск привода механизма открьшани затвора матрицы с синхронным включени ем осциллографа и кинокамеры. Устройство нар ду с параметрами, получаемыми при использовании ранее известного устройства, позвол ет измер ть скорость падени давлени газа по длине образца (брикета ) угл при заданном давлении насыщени угл газом, диаметре горловины полости (диафрагмы матрицы) и конкретных свойствах газонасыщенного угл , устанавливать характер изменени полного и статического напоров газоугольного потока в трубе, имитирующей горную выработку, при заданных аэродинамических сопротивлени х выработки и определ ть характер их вли ни на развитие и протекание процесса выброса. Кроме того, изменение угла между продоль ными ос ми матрицы и трубы позвол ет вы вить качественную и количественную св зь между характером ориентировани полости вы броса (матрицы) к выработке (трубе) и интенсивностью и силой (массой) выброса, определить при каких параметрах процесс высыпани или обрушени угл способен перерасти непосредственно в выброс угл и газа. Применение различного сечени диафрагм горловины матрицы позвол ет дл конкретных условий газоугольной среды определить вли ние аэродинамического сопротивлени гор ловины полости выброса (диафрагмы) на изменение скорости перемещени фронтов волн разрушени угл и падени давлени газа в нем. Возможность выполнени на установке лабораторных опытов по напорному увлажнению брикетов угл позвол ет у снить степень вли ни влажности на развитие и протекание внезапного выброса угл и газа. 94 Формула изобретени 1- Устройство дл моделировани внезапного выброса угл и газа, включающее матрицу дл размещени в ней исп| гп ваемого образца , имеющую штуцер дл подвода газа и быстродействующий затвор, трубу с прозрачными стенками, имитирующую горную выработку, средства соединени матрицы с грубей, контрольно-измерительные прнборы, регистрирующие процессы, протекающие в матрице и трубе, имитирующей горную выработку, и соединительные шланги, отличающеес тем, что, с целью расцщренн диапазона исследуемых параметров процесса внезапного выброса угл и газа, усфойсгао снабжено псюоротно иксирукнцим .механизмом матрицы, набором- диафрагм с отверсти ми разной фсфмы и сечени , аэродинамическим каркасом с повсфотными лопаст ми дли моделировани изменени азроданамическоге .сопротивлени горной выработки с механизмом управлеш , вьшолненным в виде т г, гофрнрованной емкостью дл демп фировани ударной волны, образующейс цри выбросе угл и газа, размещенной на конце трубы, имитирующей . горную выработку, при этом средства соединени матрицы с трубой, имитирующей горную выработку, выполнены в виде шарнирного соединени и патрубков с возможностью изменени угла между продольными ос ми матрицы и трубы, имитирующей горную выработку, котора выполнена секционной с герметичным подсоединением ее секций. 2- Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с тем, что оно снабжено средством дл подачи воды в матрицу, штуцером дл подачи воды, установленным на матрице, и перфорированными трубками дл напорного увлажнени испытьтаемого образца. Источники информации, прин тые во внимание при зкспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 583319, кл. Е 21 F 5/00, 1975. After the gas pressure sensors are installed in the sockets of the pipe sections, the electrical circuits of the coal and gas pressure sensors connected to the oscilloscope galvanometers are installed and monitored to record the recorded parameters on the film. After installing the high-speed movie camera from the side of the tube, its illumination in reflected light from the screen through the transparent side walls of the tube to the camera lens is turned on. After this, the drive of the shutter mechanism of the matrix shutter is started with synchronous switching on of the oscilloscope and the movie camera. The device, along with the parameters obtained using the previously known device, allows measuring the rate of gas pressure drop over the sample length (briquette) of coal at a given carbon saturation pressure of gas, cavity throat diameter (matrix diaphragm) and specific properties of gas saturated coal, to determine the nature changes in the total and static pressure of the gas-coal flow in the pipe imitating the mining output, given the aerodynamic resistance of generation and determine the nature of their influence on the development and the flow of the ejection process. In addition, a change in the angle between the longitudinal axes of the matrix and the pipe allows to reveal a qualitative and quantitative relationship between the orientation of the ejection cavity (matrix) to the mine (pipe) and the intensity and force (mass) of the ejection, to determine at what parameters precipitating or collapsing coal can grow directly into the emission of coal and gas. The use of different cross sections of the orifices of the throat of the matrix allows for specific conditions of the gas-coal medium to determine the effect of the aerodynamic resistance of the throat cavity of the ejection cavity (diaphragm) on the change in the velocity of movement of the fronts of the waves of the destruction of the coal and the pressure drop of the gas in it. The ability to perform on-site laboratory experiments on the pressure humidification of coal briquettes makes it possible to determine the degree of influence of humidity on the development and occurrence of a sudden ejection of coal and gas. 94 Claims 1- A device for simulating a sudden ejection of coal and gas, including a matrix for placing it in it | a hp sample, having a gas inlet and a quick-acting shutter, a pipe with transparent walls that simulates mining, means for connecting the matrix to coarse, measuring instruments that record the processes occurring in the matrix and the pipe that simulate mining, and connecting hoses, characterized in that, in order to expand the range of the studied parameters of the process of a sudden ejection of coal and gas, Usphoisgao is equipped with a psorotno iksirukntsim mechanism of the matrix, a set of diaphragms with holes FSF and cross section, an aerodynamic frame with full-width blades for simulating changes in the arodanamic resistance of mine workings with a control mechanism, implemented in the form of grams, a corrugated capacitance for damping the shock wave, generated by the target body of the body, and a body of the target body, a red, black, and black, and . The mine workings, with the means of connecting the die to the pipe imitating the mine workings, are made in the form of a hinged joint and nozzles with the possibility of changing the angle between the longitudinal axes of the die and the pipe imitating the mine workings, which are made sectional with hermetically connecting its sections. 2- The device according to claim 1, wherein it is provided with a means for supplying water to the matrix, a fitting for supplying water installed on the matrix, and perforated tubes for pressure moistening of the test sample. Sources of information taken into account in the examination 1. Authors certificate of the USSR N 583319, cl. E 21 F 5/00, 1975.

2.Труды ВостНИИ вентил ции шахт и предупреждени зидотенных пожаров, т. 26, Кемерово , 1975, с. 147-153 (прототип).2. Works of the East Asia Institute of Ventilation of Mines and Prevention of Zidote Fire, vol. 26, Kemerovo, 1975, p. 147-153 (prototype).

Q Q

иг 2/7u 2/7