9] 2、本發(fā)明裝置中模型試驗(yàn)架的模型區(qū)為透明的有機(jī)玻璃材質(zhì)，動態(tài)分析儀能夠直 接從模型試驗(yàn)架表面觀察到泡沫流體的滲流現(xiàn)象，通過埋設(shè)在模擬區(qū)內(nèi)土壓力計(jì)監(jiān)測到泡 沫流體在填充介質(zhì)模型內(nèi)部的滲流情況，結(jié)合兩組數(shù)據(jù)分析，能夠真實(shí)的反應(yīng)出泡沫流體 的滲流規(guī)律。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖2為圖1中填充介質(zhì)模型的剖面圖。
[0032] 圖3為本發(fā)明的監(jiān)測點(diǎn)布置示意圖。
[0033]圖4為本發(fā)明測試裝置測定無機(jī)固化泡沫流體粘度隨時(shí)間變化曲線圖。
[0034] 圖5為本發(fā)明測試裝置測得高溫點(diǎn)底部、中間、上部（Τ1、Τ2、Τ3)溫度變化曲線圖。 圖6為本發(fā)明測試裝置測得真空測試腔體內(nèi)壓力隨溫度變化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0036] 如圖1、圖2所示，本發(fā)明的測試裝置包括升降式灌注裝置1、模型試驗(yàn)架2、填充介 質(zhì)模型3和監(jiān)測裝置，所述升降式灌注裝置1與模型試驗(yàn)架2連接完成泡沫流體的灌注，所 述填充介質(zhì)模型3置于模型試驗(yàn)架2內(nèi)，填充介質(zhì)模型3內(nèi)部不同層位、不同坐標(biāo)處埋設(shè)一 個(gè)隱蔽高溫火源點(diǎn)303和多個(gè)土壓力計(jì)301、熱電偶302,所述土壓力計(jì)301、熱電偶302通 過導(dǎo)線與模型試驗(yàn)架2外的檢測系統(tǒng)相連。
[0037] 所述模型試驗(yàn)架2分為上半部分的模擬區(qū)201和下半部分的真空測試腔體202， 模型試驗(yàn)架2的模擬區(qū)201為透明的有機(jī)玻璃材質(zhì)，模型尺寸：長為1000mm、寬為800mm、高 為500mm，填充介質(zhì)模型3置于模擬區(qū)201內(nèi)，模擬區(qū)201的側(cè)壁上設(shè)有用于連接升降式灌 注裝置1的灌注口 204,模擬區(qū)201的底板上設(shè)有兩排與真空測試腔體202相連通的連通孔 203,每排各5個(gè)、共10個(gè)；模型試驗(yàn)架2的真空測試腔體202為木材質(zhì)，真空測試腔體202 內(nèi)設(shè)有抽屜207,抽屜207與真空測試腔體202四周用玻璃膠密封。
[0038] 所述升降式灌注裝置1用來放置泡沫流體，其包括一個(gè)直徑為800mm，高為 800mm，容積為400L的鐵桶102,所述
[0039] 鐵桶102掛在升降梯101上，鐵桶102的上部用綁帶與起重機(jī)相連，可通過升降梯 101實(shí)現(xiàn)不同的泡沫流體灌注壓頭，鐵桶102的底部設(shè)有出口 103,所述出口 103通過管道 與模型試驗(yàn)架2上的灌注口 204相連，管道上設(shè)有閥門104。升降梯101為一垂直放置的梯 子，通過將鐵桶102掛在升降梯101上不同的高度檔位來實(shí)現(xiàn)鐵桶102不同高度，有不同的 高度后就能靠重力作用使得泡沫流體流出，流出的時(shí)候就帶有不同的壓頭。
[0040] 所述填充介質(zhì)模型3位于模擬區(qū)201內(nèi)，如圖3所示，煤柱模塊及周邊裂隙模塊的 相似尺寸主要根據(jù)兩方面來選擇，其一是具體煤礦煤柱受到頂板壓力作用而破碎變形后測 量得到的煤柱寬度；其二是根據(jù)采空區(qū)頂板垮落"0"型圈理論劃定的周邊裂隙范圍分布， 所有模塊中充填的煤顆粒和煤矸石巖石應(yīng)去除雜色，整體呈深黑色。根據(jù)某礦現(xiàn)場實(shí)際情 況，本次實(shí)驗(yàn)煤柱模塊中裂隙孔隙率設(shè)置為〇. 15 ;周邊裂隙區(qū)域孔隙率設(shè)置為0. 35,孔隙 率的控制采用體積填充法。整個(gè)填充介質(zhì)模型3鋪設(shè)高度為350mm，采用分層鋪設(shè)，每層鋪 設(shè)高度為50mm。根據(jù)圖3所示在模型中間不同層位、坐標(biāo)處埋設(shè)微型土壓力計(jì)301、熱電偶 302(LB-3上限1300°C，短時(shí)1600°C)、隱蔽高溫火源點(diǎn)303。
[0041] 所述監(jiān)測裝置包括滲流壓力監(jiān)測系統(tǒng)401、滲流擴(kuò)散平面圖像實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)404、 真空腔室負(fù)壓監(jiān)測系統(tǒng)403及隱蔽高溫點(diǎn)溫度監(jiān)測系統(tǒng)402,所述滲流壓力監(jiān)測系統(tǒng)401包 括YE2539靜態(tài)應(yīng)變儀406和第一計(jì)算機(jī)405,第一計(jì)算機(jī)405與靜態(tài)應(yīng)變儀406相連，靜態(tài) 應(yīng)變儀406與土壓力計(jì)301相連，所述滲流擴(kuò)散平面圖像實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)404包括動態(tài)分析 儀408和第二計(jì)算機(jī)407,第二計(jì)算機(jī)407與動態(tài)分析儀408相連，動態(tài)分析儀408正對模 型試驗(yàn)架2設(shè)置，所述真空腔室負(fù)壓監(jiān)測系統(tǒng)403包括BD-801KZ真空壓力表206 (測量范 圍：-0.Ι-OMpa)和2XZ-2直聯(lián)旋片式真空栗205,真空壓力表206安裝在真空測試腔體202 側(cè)壁上，真空栗205通過真空測試腔體202側(cè)壁上的抽真空口與真空測試腔體202相連，所 述隱蔽高溫點(diǎn)溫度監(jiān)測系統(tǒng)402包括數(shù)字測溫表409 (分辨力，0. 1°C/0. 1°F;準(zhǔn)確度0. 1 % ±0. 4° ;最大顯示1999°C)，數(shù)字測溫表409與熱電偶302相連。
[0042] 一種礦用泡沫流體材料防滅火特性測試方法，步驟如下：
[0043] 步驟一：分層鋪設(shè)填充介質(zhì)模型3,煤柱模塊中裂隙孔隙率設(shè)置為0. 15 ;周邊裂隙 區(qū)域裂隙孔隙率設(shè)置為0. 35,所有模塊中充填的煤顆粒和煤矸石巖石去除雜色、整體呈深 黑色，整個(gè)填充介質(zhì)模型3鋪設(shè)高度為350_，采用分層鋪設(shè)，每層鋪設(shè)高度為50_，在填充 介質(zhì)模型3中埋設(shè)土壓力計(jì)301、熱電偶302、隱蔽高溫火源點(diǎn)303,隱蔽高溫火源點(diǎn)為點(diǎn)燃 的蜂窩煤。
[0044] 步驟二：連接監(jiān)測設(shè)備，用導(dǎo)線將土壓力計(jì)301與靜態(tài)應(yīng)變儀406連接，熱電偶 302與數(shù)字測溫表409連接，調(diào)試動態(tài)分析儀408,進(jìn)行靜態(tài)應(yīng)變儀406的自動調(diào)零。
[0045] 步驟三：進(jìn)行滲流降溫實(shí)驗(yàn)，將所要測試的泡沫流體倒入升降式灌注裝置1內(nèi)， 按設(shè)計(jì)要求的出口壓力通過升降梯101調(diào)節(jié)好升降高度，打開閥門104,進(jìn)行灌注實(shí)驗(yàn)，全 過程實(shí)時(shí)錄像，并記錄好監(jiān)測探頭數(shù)據(jù)，分析應(yīng)力和對應(yīng)的擴(kuò)散圖像，結(jié)合泡沫流體粘度參 數(shù)，得出滲流擴(kuò)散規(guī)律；
[0046] 由于無機(jī)固化泡沫流體在裂隙通道中運(yùn)動情況復(fù)雜，假定到達(dá)某位置的單位質(zhì)量 泡沫流體其運(yùn)動過程是以一個(gè)單位整體運(yùn)動，且沿著一條通道裂隙運(yùn)動，借鑒賓漢流體在 圓管中的滲流公式推導(dǎo)思想，得出泡沫流體在裂隙通道中滲流擴(kuò)散距離與滲流壓差、擴(kuò)散 時(shí)間之間的關(guān)系式：
[0047]
(1)
[0048] 式中Δρ為裂隙通道兩監(jiān)測點(diǎn)的滲流壓力差；φ為孔隙率，模型中煤柱區(qū)域孔隙 率值為〇. 15,周邊裂隙區(qū)域孔隙率值為0. 35 ;β為泡沫流體粘度與水粘度的比值；t為灌 注泡沫流體時(shí)間（即擴(kuò)散時(shí)間）；K為滲透系數(shù)；λ為2倍靜切力與裂隙通道孔徑的比值； lc為注漿口半徑，試驗(yàn)系統(tǒng)中尺寸為15mm;1i為滲流距離（即擴(kuò)散距離）；
[0049] 開展?jié)B流試驗(yàn)時(shí)，得到粘度隨時(shí)間的變化曲線圖，如圖4所示，對圖4中粘度隨 時(shí)間變化進(jìn)行擬合，得到泡沫流體粘度的擬合函數(shù)為：u=aebt+c，式中，a= 0. 033,b= 0. 166,c= 4. 335 ;
[0050] 泡沫流體粘度u與水粘度uw(試驗(yàn)條件為10°C，水的粘度值為1· 3077X103pa·s) 的比值β為：
[0051]
[0052] 泡沫流體流經(jīng)過1#_10#監(jiān)測點(diǎn)的平均滲流壓力和滲流擴(kuò)散到各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)所需的 時(shí)間如表1所示。
[0053]表1
[0054]
[0055] 由公式⑴可得3#和6#監(jiān)測點(diǎn)壓差、時(shí)間和擴(kuò)散距離的關(guān)系如式3所示：
[0056]
[0057] 將表3中3#、6#監(jiān)測點(diǎn)對應(yīng)有關(guān)參數(shù)代入到式（3)可得，