二氧化碳爆破冲击动态监测试验装置及其测试方法技术域:
[0001]本发明属于煤矿瓦斯治理中应用CO2爆破冲击增加煤层渗透率的技术域,具体涉及一种二氧化碳爆破冲击动态监测试验装置.

背景技术:
[0002]近几年的工程实践证明,CO2爆破增透是低渗透煤层瓦斯治理的进本质安全技术,低渗透高瓦斯煤层通过CO2爆破增渗,在煤层中形成一个具有多尺度放射状的裂缝圈,即裂缝卸压圈.在裂缝卸压圈内,地应力场和瓦斯压力场得到重新分布和改变,在此作用下,煤层渗透率提高了1~2个数量级,瓦斯抽采浓度和流量提高了1个数量级,瓦斯抽采达标时间缩短了2/3;煤巷掘进工作面的卸压消突效果显著,掘进速度提高了1~3倍,从而实现高瓦斯煤层的安全快速掘进.[0003]然而,目前对于CO2爆破冲击产生裂隙和增加渗透率的机理并不十分清楚,使得对现场渗透率的增加缺乏科学的评价模型,这样很有可能导致对现场增透效果做出错误的估计,给安全生产带来隐患.

发明内容
 [0004]本发明为了解决现有技术中的不足之处,提供一种二氧化碳爆破冲击动态监测试验装置及其测试方法,本发明通过对试验煤样在冲击过程的动态应力和应变、二氧化碳压力和温度变化进行观测,从而得到CO2爆破应力波的衰减规律和CO2的流动规律.         
     
 [0005]为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:二氧化碳爆破冲击动态监测试验装置,包括CO2爆破冲击试验系统,CO2爆破冲击试验系统上设置有动态应力测试系统和静态应力测试系统;CO2爆破冲击试验系统由应力加载机构、爆破冲击机构和气体收集机构组成,应力加载机构包括试件应力加载件和两个法兰盘,两个法兰盘前后并排设置,应力加载件设置在两个法兰盘之间,两个法兰盘之间连接有若干根钢制拉杆,每根钢制拉杆的两端部均设有外螺纹,钢制拉杆的两端部分别螺纹连接有紧固螺母,两个紧固螺母分别与两个法兰盘顶压配合;应力加载件包括热塑密封管,热塑密封管的长度方向沿前后水平方向设置,热塑密封管的轴线穿过法兰盘的圆心,试验煤样设置在热塑密封管内,热塑密封管外侧套有围压钢管,围压钢管的外壁沿轴向方向开设有缺口,缺口的长度为,的长度范围为5-10cm,围压钢管的外侧套有管卡件,热塑密封管、围压钢管以及管卡件的长度相等,管卡件由两根半圆管组成,半圆管的两个侧壁上均连接有连接板,两根半圆管上下对称设置,两根半圆管的连接板之间通过若干紧固螺栓连接,紧固螺栓上设有与其配合的螺母;热塑密封管的后端部内还设置有钢制垫块,钢制垫块位于试验煤样后端与后侧的法兰盘之间;所述的爆破冲击机构设置在前侧的法兰盘上,气体收集机构安装在后侧的法兰盘上.

  [0006]爆破冲击机构包括CO2爆破管,CO2爆破管同轴线固定在法兰盘的前侧面上,CO2爆说 破管的前端安装有充气阀,CO2爆破管内安装有剪切片和电加热丝,电加热丝位于剪切片的前侧,CO2爆破管上安装有位于剪切片后侧的探针温度计.
[0007]气体收集机构包括导气管,所述的钢制垫块的中心处开设有安装插孔,导气管的前端部穿过法兰盘后插设在钢制垫块的安装插孔内,导气管上沿气流方向依次设置有流量计和气体收集箱,气体收集箱上安装有压力表、第二探针温度计以及排气阀.

[0008]动态应力测试机构包括若干动态应变片和PVDF压力传感器,试验煤样由若干标准试样依次连接而成,动态应变片设置在每个标准试样上,其中两个PVDF压力传感器分别设置在剪切片和钢制垫块上,其余的PVDF压力传感器分别安装在相邻的两个标准试样连接处.[0009]静态应力测试系统包括若干围压测压环和轴向应变片,若干围压测压环分别安装在紧固螺栓上,在螺母作用下,围压测压环压在连接板上;若干轴向应变片分别安装在钢制拉杆上.