二氧化碳爆破沖擊動態(tài)監(jiān)測試驗裝置及其測試方法技術(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態(tài)監(jiān)測試驗裝置。

背景技術(shù)：

[0002]近幾年的工程實踐證明，CO2爆破增透是低滲透煤層瓦斯治理的進本質(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)力場和瓦斯壓力場得到重新分布和改變，在此作用下，煤層滲透率提高了1~2個數(shù)量級，瓦斯抽采濃度和流量提高了1個數(shù)量級，瓦斯抽采達標時間縮短了2/3；煤巷掘進工作面的卸壓消突效果顯著，掘進速度提高了1~3倍，從而實現(xiàn)高瓦斯煤層的快速掘進。[0003]然而，目前對于CO2爆破沖擊產(chǎn)生裂隙和增加滲透率的機理并不十分清楚，使得對現(xiàn)場滲透率的增加缺乏科學(xué)的評價模型，這樣很有可能導(dǎo)致對現(xiàn)場增透效果做出錯誤的估計，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態(tài)監(jiān)測試驗裝置及其測試方法，本發(fā)明通過對試驗煤樣在沖擊過程的動態(tài)應(yīng)力和應(yīng)變、二氧化碳壓力和溫度變化進行觀測，從而得到CO2爆破應(yīng)力波的衰減規(guī)律和CO2的流動規(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態(tài)監(jiān)測試驗裝置，包括CO2爆破沖擊試驗系統(tǒng)，CO2爆破沖擊試驗系統(tǒng)上設(shè)置有動態(tài)應(yīng)力測試系統(tǒng)和靜態(tài)應(yīng)力測試系統(tǒng)；CO2爆破沖擊試驗系統(tǒng)由應(yīng)力加載機構(gòu)、爆破沖擊機構(gòu)和氣體收集機構(gòu)組成，應(yīng)力加載機構(gòu)包括試件應(yīng)力加載件和兩個法蘭盤，兩個法蘭盤前后并排設(shè)置，應(yīng)力加載件設(shè)置在兩個法蘭盤之間，兩個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，兩個緊固螺母分別與兩個法蘭盤頂壓配合；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，缺口的長度為，的長度范圍為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度相等，管卡件由兩根半圓管組成，半圓管的兩個側(cè)壁上均連接有連接板，兩根半圓管上下對稱設(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內(nèi)還設(shè)置有鋼制墊塊，鋼制墊塊位于試驗煤樣后端與后側(cè)的法蘭盤之間；所述的爆破沖擊機構(gòu)設(shè)置在前側(cè)的法蘭盤上，氣體收集機構(gòu)安裝在后側(cè)的法蘭盤上。

[0006]爆破沖擊機構(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。

[0007]氣體收集機構(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、第二探針溫度計以及排氣閥。

[0008]動態(tài)應(yīng)力測試機構(gòu)包括若干動態(tài)應(yīng)變片和PVDF壓力傳感器，試驗煤樣由若干標準試樣依次連接而成，動態(tài)應(yīng)變片設(shè)置在每個標準試樣上，其中兩個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標準試樣連接處。[0009]靜態(tài)應(yīng)力測試系統(tǒng)包括若干圍壓測壓環(huán)和軸向應(yīng)變片，若干圍壓測壓環(huán)分別安裝在緊固螺栓上，在螺母作用下，圍壓測壓環(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。