二氧化碳爆破沖擊動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)裝置及其測(cè)試方法技術(shù)域：

[0001]本發(fā)明屬于煤礦瓦斯治理中應(yīng)用CO2爆破沖擊增加煤層滲透率的技術(shù)域，具體涉及一種二氧化碳爆破沖擊動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

[0002]近幾年的工程實(shí)踐證明，CO2爆破增透是低滲透煤層瓦斯治理的進(jìn)本質(zhì)技術(shù)，低滲透高瓦斯煤層通過CO2爆破增滲，在煤層中形成一個(gè)具有多尺度放射狀的裂縫圈，即裂縫卸壓圈。在裂縫卸壓圈內(nèi)，地應(yīng)力場(chǎng)和瓦斯壓力場(chǎng)得到重新分布和改變，在此作用下，煤層滲透率提高了1~2個(gè)數(shù)量級(jí)，瓦斯抽采濃度和流量提高了1個(gè)數(shù)量級(jí)，瓦斯抽采達(dá)標(biāo)時(shí)間縮短了2/3；煤巷掘進(jìn)工作面的卸壓消突效果顯著，掘進(jìn)速度提高了1~3倍，從而實(shí)現(xiàn)高瓦斯煤層的快速掘進(jìn)。[0003]然而，目前對(duì)于CO2爆破沖擊產(chǎn)生裂隙和增加滲透率的機(jī)理并不十分清楚，使得對(duì)現(xiàn)場(chǎng)滲透率的增加缺乏科學(xué)的評(píng)價(jià)模型，這樣很有可能導(dǎo)致對(duì)現(xiàn)場(chǎng)增透效果做出錯(cuò)誤的估計(jì)，給生產(chǎn)帶來隱患。

發(fā)明內(nèi)容

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種二氧化碳爆破沖擊動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)裝置及其測(cè)試方法，本發(fā)明通過對(duì)試驗(yàn)煤樣在沖擊過程的動(dòng)態(tài)應(yīng)力和應(yīng)變、二氧化碳?jí)毫蜏囟茸兓M(jìn)行觀測(cè)，從而得到CO2爆破應(yīng)力波的衰減規(guī)律和CO2的流動(dòng)規(guī)律。

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：二氧化碳爆破沖擊動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)裝置，包括CO2爆破沖擊試驗(yàn)系統(tǒng)，CO2爆破沖擊試驗(yàn)系統(tǒng)上設(shè)置有動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)和靜態(tài)應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)；CO2爆破沖擊試驗(yàn)系統(tǒng)由應(yīng)力加載機(jī)構(gòu)、爆破沖擊機(jī)構(gòu)和氣體收集機(jī)構(gòu)組成，應(yīng)力加載機(jī)構(gòu)包括試件應(yīng)力加載件和兩個(gè)法蘭盤，兩個(gè)法蘭盤前后并排設(shè)置，應(yīng)力加載件設(shè)置在兩個(gè)法蘭盤之間，兩個(gè)法蘭盤之間連接有若干根鋼制拉桿，每根鋼制拉桿的兩端部均設(shè)有外螺紋，鋼制拉桿的兩端部分別螺紋連接有緊固螺母，兩個(gè)緊固螺母分別與兩個(gè)法蘭盤頂壓配合；應(yīng)力加載件包括熱塑密封管，熱塑密封管的長(zhǎng)度方向沿前后水平方向設(shè)置，熱塑密封管的軸線穿過法蘭盤的圓心，試驗(yàn)煤樣設(shè)置在熱塑密封管內(nèi)，熱塑密封管外側(cè)套有圍壓鋼管，圍壓鋼管的外壁沿軸向方向開設(shè)有缺口，缺口的長(zhǎng)度為，的長(zhǎng)度范圍為5-10cm，圍壓鋼管的外側(cè)套有管卡件，熱塑密封管、圍壓鋼管以及管卡件的長(zhǎng)度相等，管卡件由兩根半圓管組成，半圓管的兩個(gè)側(cè)壁上均連接有連接板，兩根半圓管上下對(duì)稱設(shè)置，兩根半圓管的連接板之間通過若干緊固螺栓連接，緊固螺栓上設(shè)有與其配合的螺母；熱塑密封管的后端部?jī)?nèi)還設(shè)置有鋼制墊塊，鋼制墊塊位于試驗(yàn)煤樣后端與后側(cè)的法蘭盤之間；所述的爆破沖擊機(jī)構(gòu)設(shè)置在前側(cè)的法蘭盤上，氣體收集機(jī)構(gòu)安裝在后側(cè)的法蘭盤上。

[0006]爆破沖擊機(jī)構(gòu)包括CO2爆破管，CO2爆破管同軸線固定在法蘭盤的前側(cè)面上，CO2爆說 破管的前端安裝有充氣閥，CO2爆破管內(nèi)安裝有剪切片和電加熱絲，電加熱絲位于剪切片的前側(cè)，CO2爆破管上安裝有位于剪切片后側(cè)的探針溫度計(jì)。

[0007]氣體收集機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)氣管，所述的鋼制墊塊的中心處開設(shè)有安裝插孔，導(dǎo)氣管的前端部穿過法蘭盤后插設(shè)在鋼制墊塊的安裝插孔內(nèi)，導(dǎo)氣管上沿氣流方向依次設(shè)置有流量計(jì)和氣體收集箱，氣體收集箱上安裝有壓力表、第二探針溫度計(jì)以及排氣閥。

[0008]動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試機(jī)構(gòu)包括若干動(dòng)態(tài)應(yīng)變片和PVDF壓力傳感器，試驗(yàn)煤樣由若干標(biāo)準(zhǔn)試樣依次連接而成，動(dòng)態(tài)應(yīng)變片設(shè)置在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試樣上，其中兩個(gè)PVDF壓力傳感器分別設(shè)置在剪切片和鋼制墊塊上，其余的PVDF壓力傳感器分別安裝在相鄰的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試樣連接處。[0009]靜態(tài)應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)包括若干圍壓測(cè)壓環(huán)和軸向應(yīng)變片，若干圍壓測(cè)壓環(huán)分別安裝在緊固螺栓上，在螺母作用下，圍壓測(cè)壓環(huán)壓在連接板上；若干軸向應(yīng)變片分別安裝在鋼制拉桿上。