一种瓦斯爆炸冲力检测装置与检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及爆破试验装置与方法的技术领域，具体涉及一种专门设计的瓦斯爆炸冲力检测装置与检测方法。
【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，要最大限度的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。
[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。虽然目前国内外学者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:①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;②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;③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危害，更无法直接应用理论分析得出的结论来指导实践。实验室实验是了解煤与瓦斯突出的致灾及控制条件的可靠途径，通过动力效应实验研究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，对有效控制煤与瓦斯突出灾害具有积极意义。
[0004]我国煤矿众多，瓦斯事故频发，研究瓦斯爆炸的冲力影响，其能导致哪些、何种程度的损伤，矿井的坚固程度是否足够，这些需要先进的试验装置以模拟和分析，而目前本领域的实验装置多比较原始，或比较简单，判断依据多为防爆膜是否爆裂，爆裂几层，爆裂状况如何等，难以据此研究爆炸冲击的具体情况。难以满足实际需求。
【发明内容】
[0005]本发明基于现有技术的不足，提出一种能够具体化、具象化爆炸产生的冲力的实验装置，具体的来说，其利用爆炸冲力推动滑片运动，并由摄像器材采集滑片运动图像并分析，对于分析冲力强度，衰减情况，衰减比例、距离、极限，冲力强度的峰值等，都有直观有效的效果。本发明具体提出了以下方案:
[0006]一种瓦斯爆炸冲力检测装置，其特征在于:
[0007]所述检测装置包括缓冲仓、泄爆管、管道、爆破仓、摄像机部；
[0008]其中，缓冲仓体积为爆破仓的10-30倍，材质为钢制或不锈钢制，内部涂有阻燃材料，外部涂有防镑漆；
[0009 ]所述泄爆管连接所述管道和爆破仓，并且在泄爆管中从连接爆破仓方向到连接所述管道方向依次在泄爆管中设置有第一泄爆膜、第二泄爆膜、第三泄爆膜；
[0010]所述管道为防爆材料管道，且防爆材料为透明，所述管道中设置滑片滑槽和滑片，滑片卡置在平行于管道对称设置在内侧的至少三个的滑片滑槽中，且能够在爆炸形成的冲击气压之下，在第一泄爆膜、第二泄爆膜、第三泄爆膜均破裂后向缓冲仓方向被滑移推动；
[0011]所述爆破仓为引发瓦斯爆炸的场所，且爆破仓具备温度传感器，用于仓内温度的感测，所述爆破仓还具备进料口，用于瓦斯气体的引入，所述爆破仓还具备气压调节口，用于调节仓内气压，所述爆破仓还具备压力传感器，用于感测仓内压力，所述爆破仓还具备第一鞍型衬垫、第一固定托架、第二鞍型衬垫、第二固定托架，所述第一鞍型衬垫、第一固定托架和所述第二鞍型衬垫、第二固定托架分别配套，用于托置并固定爆破仓，所述出料口用于在实验后爆破仓内的爆炸产物和剩余气体；
[0012]所述摄像机部包括运动摄像机、运动摄像托架、静止摄像机，静止摄像机在所述管道之下拍摄滑片运动的影片用于分析，运动摄像托架位于所述管道之上，并平行于所述管道，且所述运动摄像机固定于其上，并能够在运动中进行拍摄滑片运动的影片；
[0013]前述运动摄像机和精致摄像机采集的滑片运动的影片被计算机处理并形成滑片运动的数据，用于瓦斯爆炸冲力的分析。
[0014]前述的一种瓦斯爆炸冲力检测装置，其特征在于:
[0015]所述缓冲仓与关傲的连接处有防尘塞，在试验中可取下；
[0016]所述泄爆管具备与爆破仓相同的外壳材质；
[0017]所述防爆材料为高强度聚碳酸酯透明材料；
[0018]所述滑片由聚碳酸酯制成，且表面涂覆有阻燃材料；
[0019]所述对称设置在内侧的至少三个的滑片滑槽，其具体为对称设置在内侧的五个滑片滑槽；
[0020]所述所述第一鞍型衬垫和第二鞍型衬垫为石棉材料制成；
[0021]所述进料口采取留置引线或电子点火装置，以引发爆破仓内的瓦斯爆炸；
[0022]所述缓冲仓、温度传感器、进料口、气压调节口、压力传感器、运动摄像机、运动摄像托架、静止摄像机均连接到控制检测装置，用于控制开闭或采集数据，采集到的开闭信息、温度、压力、滑片静止和运动摄像，被传送至计算机以存储和计算、显示。
[0023]前述一种瓦斯爆炸冲力检测方法，其特征在于:
[0024]利用一种瓦斯爆炸冲力检测装置进行检测，所述检测装置包括缓冲仓、泄爆管、管道、爆破仓、摄像机部；
[0025]其中，缓冲仓体积为爆破仓的10-30倍，材质为钢制或不锈钢制，内部涂有阻燃材料，外部涂有防镑漆；
[0026]所述泄爆管连接所述管道和爆破仓，并且在泄爆管中从连接爆破仓方向到连接所述管道方向依次在泄爆管中设置有第一泄爆膜、第二泄爆膜、第三泄爆膜；
[0027]所述管道为防爆材料管道，且防爆材料为透明，所述管道中设置滑片滑槽和滑片，滑片卡置在平行于管道对称设置在内侧的至少三个的滑片滑槽中，且能够在爆炸形成的冲击气压之下，在第一泄爆膜、第二泄爆膜、第三泄爆膜均破裂后向缓冲仓方向被滑移推动；
[0028]所述爆破仓为引发瓦斯爆炸的场所，且爆破仓具备温度传感器，用于仓内温度的感测，所述爆破仓还具备进料口，用于瓦斯气体的引入，所述爆破仓还具备气压调节口，用于调节仓内气压，所述爆破仓还具备压力传感器，用于感测仓内压力，所述爆破仓还具备第一鞍型衬垫、第一固定托架、第二鞍型衬垫、第二固定托架，所述第一鞍型衬垫、第一固定托架和所述第二鞍型衬垫、第二固定托架分别配套，用于托置并固定爆破仓，所述出料口用于在实验后爆破仓内的爆炸产物和剩余气体；
[0029]所述摄像机部包括运动摄像机、运动摄像托架、静止摄像机，静止摄像机在所述管道之下拍摄滑片运动的影片用于分析，运动摄像托架位于所述管道之上，并平行于所述管道，且所述运动摄像机固定于其上，并能够在运动中进行拍摄滑片运动的影片；
[0030]所述检测方法的具体步骤为:
[0031]1)在爆破仓中引入瓦斯，并通过温度传感器和压力传感器监测其达到所需温度和压力；
[0032]2)引爆爆破仓中的瓦斯，使得第一泄爆膜、第二泄爆膜、第三泄爆膜均破裂，滑片在冲力作用下向缓冲仓方向滑移；
[0033]3)在滑片滑移的过程中，静止摄像机和运动摄像机同时拍摄图像；
[0034]4)确认第一泄爆膜、第二泄爆膜、第三泄爆膜是否均破裂，滑片是否未滑入缓冲仓;如果是，则确认试验结果有效，进入步骤(5)，不是则恢复整个装置为原始状态，回到步骤(1)从新开始；
[0035]5)将静止摄像机和运动摄像机拍摄的图像进行分析，前述运动摄像机和精致摄像机采集的滑片运动的影片被计算机处理并形成滑片运动的数据，用于瓦斯爆炸冲力的分析。
[0036]前述的一种瓦斯爆炸冲力检测方法，其特征在于: