Устройство для моделирования внезапного выброса угля и газа Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для моделирования внезапного выброса угля и газа, и может быть использовано для исследования газодинамических явлений, происходящих Е пласте, и изучения свойств газоносных пород,

Цель изобретения - расширение

функциональных возможностей, i

На чертеже показано устройство

для моделирования внезапного выброса угля и газа,

Устройство содержит толстостенную металлическую матрицу 1 круглого се™ чения с крышкой 2 и установленным на ней штуцером 3 для подвода газа, быстродействующий затвор ti f установленный на противоположном относительно крышки 2 торце матрицы }-, дополнительный штуцер 5 с заглушкой 6, установленный на стенке матрицы 1, исследуемый образец - угольный брикет 7, предназначенный для размещения в полости матрицы 1, внутренняя поверхность которой в зоне размещения брикета 7 выполнена футерованной угольной мелочью, съемный толкатель 8S установленный в матрице 1 до контакта с торцом брикета 7 и связанный с датчиком 9 перемещения, в качестве ,которого используется индикаторная головка, герметизирующую перемычку 10 из пластичного материала, например пластилина, предназначенную для размещения в матрице 1 на обращенном к крышке 2 торце брикета 7, измерители (манометры) i давления газа, датчики 12 для измерения давления частиц угля ка внутреннюю поверхность матрицы 1, датчики 13 смещения брикета 7 и аэродинамическую трубу 14, имитирующую горную выработку. Труба 14 шарнкрно соединена с матрицей 1 ft имеет отверстия в которые вставлены стержни 15 для гашения скорости угольного потока. Для сбора газа используется эластичная камера 16, закрепленная на трубе 14, а установленные в трубе 14 фоторезисторы 17 используются для оценки скорости волны выброса.

Устройство работает следующим образом.

При проведении опытов по изучению влияния газонасыщенности на. вязкость газоугольной среды в матрицу 1 запрессовывается отдельными навесками брикет 7 из угольной мелочи с таким

5

0

5

0

5

0

5

0

5

расчетом, чтобы после прессования очередной навески торец создаваемого брикета 7 находился на уровне установки очередного датчика 13 смещения. После формирования всего брикета 7 со стороны крышкиЯ2 на гладком участке матрицы герметично устанавливается перемычка 10 из пластилина толщиной 8-10 мм. Затем устанавливают крышк

2 и затвор 4. Толкатель 8 при этих опытах не устанавливается. Через штуцеры 3 и 5 в матрицу подают газ под

,заданным давлением, контролируемым по манометрам 11. Изменение давления частиц угля на стенки матрицы 1 в процессе газонасыщения фиксируется

г по датчикам 12.

После достижения сорбционного равновесия в газоугольной среде при заданном давлении штуцер 5 перекрывают и через штуцер 3 подают дополнительное количество газа, при этом фиксируют по датчикам 13 смещения то критическое давление газа над перемычкой 10, при котором происходит сдвижение брикета в направлении к затвору 4. Перемычка 10 герметизирует брикет 7 со стороны крышки в процессе насыщения его, так и при сдвижении, при этом за счет текучести пластилина перемычка 10 движется вместе с брикетом

7без нарушения герметичности и не оказывая дополнительного сопротивления. Изменяя задаваемые в различных опытах давления сорбционного равновесия, по разностям критических давлений и давлений сорбционного равновесия судят о изменении вязкости гаэо- угольной среды, а по показателям датчиков 12 о степени набухания брикета 7 при газонасыщении угля,

При проведении опытов по изучению условий возникновения процесса внезапного выброса угля при напорной фильтрации газа брикет 7 подготавливают в матрице 1 аналогичным образом, убирают затвор 4, устанавливают вплотную к торцу брикета 7 толкатель

8и соединяют его с индикатором головкой 9, а через штуцер 5 отводят газ из матрицы. Подвод газа производят через штуцер 3, при этом перемычку 10 не устанавливают.

Распределение давления фильтрующегося через брикет 7 гаэа контролируется по манометрам 11, величина микросмещений торца брикета 7 через толкатель 8 фиксируется индикаторной головкой 9, а изменение механического давления частиц угля на стенки матрицы регистрируется датчиками 12. По мере повышения давления газа, подаваемого через штуцер 3, фиксируют критическое значение давления, при котором происходит разрушение и выброс угля из матрицы 1 в трубу 14. По показаниям манометров 11 судят о критическом градиенте давления газа в брикете 7, по показаниям индикаторной головки 9 - о степени разоуплотнения в брикете 7, по показаниям датчиков 12-о процессах набухания и псевдоожижения угля в процессе насыщения фильтрующимся газом, по датчикам 13 смещения - о . скорости перемещения волны дробления, а по фоторезисторам 17 в трубе 14 - о скорости волны выброса.

Таким образом, расширение функциональных возможностей устройства позволяет изучать процессы, связанные с напорной фильтрацией газа через массив, и влияние газонасыщения на физические свойства угля. Формула изобретен и я

1. Устройство для моделирования внезапного выброса угля и газа, со0

5

0

5

0

держащее матрицу для образца угля с крышкой, затвором и штуцером для подвода газа, имитирующую горную выработку аэродинамическую трубу, шарнирно соединенную с матрицей, измерители давления газа и датчики смещения, установленные в матрице, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено дополнительным штуцером, установленным на стенке матрицы, и датчиками для измерения давления частиц угля на стенки матрицы, при этом внутренняя поверхность матрицы выполнена футерованной угольной мелочью, а первый штуцер установлен на крышке.

2. Устройство по-п.1, отличающееся тем, что оно снабжено съемным толкателем, установленным в матрице со стороны аэродинамической трубы, и датчиком перемещения толкателя.

3. Устройство по п. 1, отличаю- щ е е с я тем, что оно снабжено гер- метизирующей перемычкой из пластичного материала, установленной в матрице со стороны крышки с возможностью перемещения вдоль матрицы.

Изобретение относится к горному делу, может быть использовано для изучения газодинамических явлений, происходящих в пласте. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. В матрице (М) 1 с крышкой 2, затвором 4 и двумя штуцерами 3, 5 размещен испытуемый угольный брикет 7 с датчиками 13 смещения. Внутренняя поверхность М 1 выполнена футерованной угольной мелочью и на ней установлены датчики 12 давления угля на стенки М 1. С противоположной крышке 2 стороны М 1 в ней установлен толкатель 8, связанный с датчиком 9 перемещения. С другой стороны М 1 установлена герметичная перемычка 10 из пластичного материала, контактирующая с торцом брикета 7. На стенке М 1 установлены датчики 11 давления газа, а с ее торцом шарнирно соединена аэродинамическая труба 14. Для изучения влияния газонасыщенности на вязкость газоугольной среды устанавливают затвор 4, перемычку 10 и через штуцеры 3, 5 подают газ в М 1. По разностям давлений судят о изменении вязкости, а по показаниям датчиков 12 о степени "набухания" брикета 7. При изучении условий возникновения процесса внезапного выброса угля при напорной фильтрации удаляют затвор 4 и перемычку 10, устанавливают толкатель 8. Газ под давлением подают через штуцер 3, фиксируя по датчику 9 смещение торца брикета 7, и наблюдают за динамикой выброса угля в трубу 14. 2 з.п. ф-лы. 1 ил.