一种用于模拟矿井防爆墙的测试系统及其测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿井下热动力灾害防治研究领域，特别是涉及一种用于模拟矿井防爆墙的测试系统及其测试方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着煤层开采工艺、技术不断进步和深度加大，造成的矿井热动力灾害事故发生极为频繁，其中瓦斯爆炸及煤自燃事故具有隐蔽性强、预测预报不精确、治理难度大、后果严重等显著特点。通常为了防治采空区遗煤自燃及保证邻近工作面的顺利开采，需要在停采线或联络巷处修建密闭墙。然而当前井下密闭墙的材料、技术及工艺难以达标、厚度位置设置不合理更是导致密闭墙难以保持稳定性的首要因素。一旦井下发生瓦斯爆炸等冲击灾害，极易造成密闭墙破损，进而引起漏风，导致煤自燃危险性增加。
[0003]因此，研究瓦斯爆炸对保证井下密闭墙的稳定性、可靠性有重要意义;然而目前还没有关于这方面的研究。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供了一种用于模拟矿井防爆墙的测试系统及其测试方法，可以填补瓦斯爆炸对保证井下密闭墙的稳定性、可靠性研究领域的空白。
[0005]—种用于模拟矿井防爆墙的测试系统，包括巷道密闭模拟装置、配气子系统、点火子系统、数据采集子系统、同步控制子系统、高速摄影子系统和透射式动态焦散试验子系统;所述巷道密闭模拟装置由玻璃围绕形成，其内部安装有防爆墙，所述防爆墙将所述巷道密闭模拟装置的内部空间分割为第一密闭室和第二密闭室;所述配气子系统将瓦斯和空气混合后栗入所述第一密闭室;所述同步控制子系统控制所述点火子系统工作，以点燃所述第一密闭室中的瓦斯空气混合气体，所述同步控制子系统还同步控制第一高速摄影仪从平行于所述防爆墙的方向录制所述巷道密闭模拟装置的影像;所述数据采集子系统获取瓦斯爆炸过程中所述第一密闭室中的火焰和压力信息以及所述防爆墙的位移信息;所述同步控制子系统在瓦斯爆炸结束后控制透射式动态焦散试验子系统从垂直于所述防爆墙的方向录制所述防爆墙的影像;所述高速摄影子系统存储并对所述第一高速摄影仪和透射式动态焦散试验子系统录制的影像进行处理和分析。
[0006]优选地，所述测试系统还包括取排气子系统，用于在所述配气子系统向所述第一密闭室中栗入瓦斯空气混合气体前将所述第一密闭室和第二密闭室抽真空。
[0007]优选地，所述巷道密闭模拟装置内部的底面设有第一钢板、第二钢板和第三钢板，所述第三钢板置于所述巷道密闭模拟装置的底面上，所述第一钢板和第二钢板置于所述第三钢板上，且所述第一钢板和第二钢板之间具有空隙，所述防爆墙底端即安装在该空隙中。
[0008]优选地，所述防爆墙顶端设有压力板，以向所述防爆墙施加压力，所述巷道密闭模拟装置内部的顶面上固定有陶瓷板和木板，所述陶瓷板和木板位于所述压力板的两侧。
[0009]优选地，所述配气子系统包括瓦斯瓶和空气瓶，所述瓦斯瓶和空气瓶通过管道和自动配气仪连接，所述自动配气仪抽取所述瓦斯瓶中的瓦斯和所述空气瓶中的空气，按照瓦斯的爆炸比例配制后栗入所述第一密闭室。
[0010]优选地，所述点火子系统包括点火器和设置在所述第一密闭室中且与所述点火器电连接的点火探针，所述点火探针在所述点火器的控制下产生电火花以点燃所述第一密闭室中的瓦斯空气混合气体。
[0011]优选地，所述数据采集子系统包括数据采集器、安装在所述第一密闭室内部且与所述数据采集器电连接的多个火焰传感器、多个压力传感器以及安装在所述防爆墙上且与所述数据采集器电连接的位移传感器，所述火焰传感器和压力传感器分别检测瓦斯爆炸过程中的火焰信息和压力信息，所述位移传感器检测所述防爆墙的位移信息，所述数据采集器获取所述火焰信息、压力信息和位移信息，生成并存储记录所述火焰信息、压力信息和位移信息的表格文件。
[0012]优选地，所述透射式动态焦散试验子系统包括激光发射器、扩束镜、第一透镜、第二高速摄影仪和第二透镜，瓦斯爆炸结束后，所述同步控制子系统控制所述激光发射器发射激光，同时控制所述第二高速摄影仪录制所述防爆墙的影像;所述激光发射器发出的激光经所述扩束镜扩束后由所述第一透镜折射为平行光垂直射向所述防爆墙，从所述防爆墙裂隙中射出的光经所述第二透镜折射后被所述第二高速摄影仪记录。
[0013]本发明实施例的还提供了一种用于模拟矿井防爆墙的测试方法，所述测试方法包括以下步骤:配气子系统将瓦斯和空气混合后栗入巷道密闭模拟装置，所述巷道密闭模拟装置由玻璃围绕形成，其内部安装有防爆墙，所述防爆墙将所述巷道密闭模拟装置的内部空间分割为第一密闭室和第二密闭室，混合后的瓦斯和空气混合气体即栗入所述第一密闭室；同步控制子系统同步控制点火子系统和第一高速摄影仪开始工作，所述点火子系统将所述第一密闭室中的瓦斯空气混合气体点燃后，所述第一高速摄影仪从平行于所述防爆墙的方向录制所述巷道密闭模拟装置的影像;数据采集子系统在瓦斯爆炸过程中获取所述第一密闭室中的火焰和压力信息以及所述防爆墙的位移信息;所述同步控制子系统在瓦斯爆炸结束后控制透射式动态焦散试验子系统从垂直于所述防爆墙的方向录制所述防爆墙的影像;高速摄影子系统存储并对所述第一高速摄影仪和透射式动态焦散试验子系统录制的影像进行处理和分析。
[0014]优选地，步骤配气子系统将瓦斯和空气混合后栗入巷道密闭模拟装置前，所述测试方法还包括:取排气子系统将所述第一密闭室和第二密闭室抽真空。
[0015]本发明实施例提供的一种用于模拟矿井防爆墙的测试系统及其测试方法，巷道密闭模拟装置由玻璃围绕形成，其内部安装有防爆墙;配气子系统将瓦斯和空气混合后栗入巷道密闭模拟装置内；同步控制子系统控制点火子系统点燃第瓦斯空气混合气体并同步控制第一高速摄影仪录制巷道密闭模拟装置的影像;瓦斯爆炸结束后，同步控制子系统控制透射式动态焦散试验子系统录制防爆墙的影像;在瓦斯爆炸过程中，数据采集系统还获取巷道密闭模拟装置内的火焰信息、压力信息和防爆墙的位移信息，高速摄影子系统存储并对第一高速摄影仪和透射式动态焦散试验子系统录制的影像进行处理和分析，研究分析瓦斯爆炸冲击与防爆墙墙的相互作用，以及多重应力耦合作用下防爆墙的局部破坏、裂纹演化衍生机理等特性，对优化防爆墙力学和形态参数具有重大意义。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本发明实施例提供的一种用于模拟矿井防爆墙的测试系统的结构示意图；
[0018]图2为图1中测试系统的测试方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0019]本发明实施例提供的一种用于模拟矿井防爆墙的测试系统及其测试方法，巷道密闭模拟装置由玻璃围绕形成，其内部安装有防爆墙;配气子系统将瓦斯和空气混合后栗入巷道密闭模拟装置内；同步控制子系统控制点火子系统点燃第瓦斯空气混合气体并同步控制第一高速摄影仪录制巷道密闭模拟装置的影像;瓦斯爆炸结束后，同步控制子系统控制透射式动态焦散试验子系统录制防爆墙的影像;在瓦斯爆炸过程中，数据采集系统还获取巷道密闭模拟装置内的火焰信息、压力信息和防爆墙的位移信息，高速摄影子系统存储并对第一高速摄影仪和透射式动态焦散试验子系统录制的影像进行处理和分析，从而填补了瓦斯爆炸对保证井下密闭墙的稳定性、可靠性研究领域的空白。
[0020]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部