二氧化碳爆破設備的結構示意;是應力加載件的截面;是圍壓鋼管的截面。具體實施方式如-所示,本發(fā)明的二氧化碳爆破沖擊動態(tài)監(jiān)測試驗裝置,包括二氧化碳爆破沖擊試驗系統(tǒng),二氧化碳爆破沖擊試驗系統(tǒng)上設置有動態(tài)應力測試系統(tǒng)和靜態(tài)應力測試系統(tǒng);二氧化碳爆破沖擊試驗系統(tǒng)由應力加載機構、爆破沖擊機構和氣體收集機構組成,應力加載機構包括試件應力加載件和兩個法蘭盤,兩個法蘭盤前后并排設置,應力加載件設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置,熱塑密封管的軸線穿過法蘭盤的圓心,試驗煤樣設置在熱塑密封管內(nèi),熱塑密封管外側套有圍壓鋼管,圍壓鋼管的外壁沿軸向方向開設有缺口,缺口的長度為,的長度范圍為-cm,圍壓鋼管的外側套有管卡件,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,半圓管的兩個側壁上均連接有連接板,兩根半圓管上下對稱設置,兩根半圓管的連接板之間通過若干緊固螺栓連接,緊固螺栓上設有與其配合的螺母;

熱塑密封管的后端部內(nèi)還設置有鋼制墊塊,鋼制墊塊位于試驗煤樣后端與后側的法蘭盤之間;所述的爆破沖擊機構設置在前側的法蘭盤上,氣體收集機構安裝在后側的法蘭盤上。爆破沖擊機構包括二氧化碳爆破管,二氧化碳爆破管同軸線固定在法蘭盤的前側面上,二氧化碳爆破管的前端安裝有充氣閥,二氧化碳爆破管內(nèi)安裝有剪切片和電加熱絲,電加熱絲位于剪切片的前側,二氧化碳爆破管上安裝有位于剪切片后側的探針溫度計。氣體收集機構包括導氣管,所述的鋼制墊塊的中心處開設有安裝插孔,導氣管的前端部穿過法蘭盤后插設在鋼制墊塊的安裝插孔內(nèi),導氣管上沿氣流方向依次設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。動態(tài)應力測試機構包括若干動態(tài)應變片和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)應變片設置在每個標準試樣上,其中兩個PVDF壓力傳感器分別設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。

靜態(tài)應力測試系統(tǒng)包括若干圍壓測壓環(huán)和軸向應變片,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;若干軸向應變片分別安裝在鋼制拉桿上。二氧化碳爆破沖擊動態(tài)監(jiān)測試驗裝置的測試方法,包括以下步驟:、煤樣制作與測點布置:從目標煤層鉆取原煤進行取樣,選取完整煤樣制作標準試樣若干,然后將若干標準試樣之間采用膠水粘接,形成大約m長的組合試樣作為試驗煤樣,在進行粘接的同時在相鄰兩個標準試樣的連接處布置PVDF壓力傳感器,并且在每個標準試樣的表面沿軸向布置動態(tài)應變片,后對該試驗煤樣進行熱塑保護使其表面形成熱塑密封管;、施加應力:施加圍壓,將經(jīng)過熱塑密封的試驗煤樣裝入圍壓鋼管內(nèi),然后在用兩個半圓管包圍,通過不斷旋擰緊固螺栓和螺母,使圍壓鋼管的缺口不斷減小,從而在試驗煤樣周圍形成試件圍壓,依據(jù)彈性理論。

使圍壓鋼管閉合后管內(nèi)沿環(huán)向產(chǎn)生的拉力為:式中分別為圍壓鋼管的內(nèi)徑和外徑,E為彈性模量,μ是泊松比;拉力P與試驗煤樣的圍壓平衡,下一步根據(jù)彈性力學厚壁圓筒理論進行試驗煤樣表面圍壓計算,同時,試驗煤樣圍壓也通過貼在試驗煤樣表面的動態(tài)應變片進行應變觀測,并經(jīng)過計算得到;接下來施加軸向應力,在二氧化碳爆破管的后端焊接在法蘭盤上,將應力加載件置于兩個法蘭盤之間,再將兩個法蘭盤通過若干根鋼制拉桿連接,同時在試驗煤巖與法蘭盤之間放置鋼制墊塊,通過調(diào)整鋼制拉桿上的緊固螺母,使鋼制拉桿受到拉力,從而在試驗煤樣的軸向施加應力,鋼制拉桿上的拉力通過貼在鋼制拉桿表面的軸向應變片測得;

連接爆破沖擊機構和氣體采集機構:將已經(jīng)完成應力加載的試驗煤樣,通過前側的法蘭盤與二氧化碳爆破管焊接,形成爆破沖擊機構;接著將導氣管通過鋼制墊塊上預留的安裝插孔與試驗煤樣相連通,并在導氣管的后側連通到氣體收集箱,在導氣管上安裝流量計,在氣體收集箱上依次安裝壓力表、第二探針溫度計以及排氣閥;二氧化碳、充裝二氧化碳:通過充氣閥向二氧化碳爆破管注入液態(tài)二氧化碳,通過探針溫度計和剪切片上的PVDF壓力傳感器測得二氧化碳爆破管內(nèi)二氧化碳的溫度和壓力,以判斷它處于相變狀態(tài);二氧化碳、通過電加熱絲加熱使二氧化碳爆破管內(nèi)二氧化碳迅速發(fā)生膨脹相變?yōu)槌R界態(tài)高壓流體,高壓流體沖破剪切片后沖擊試驗煤樣;二氧化碳、應力波傳播規(guī)律觀測:二氧化碳高壓沖擊的時程曲線通過剪切片上的PVDF壓力傳感器測得,產(chǎn)生的應力波通過相鄰標準試樣接縫處的PVDF壓力傳感器記錄得到,試件動態(tài)變形通過試驗煤樣表面的動態(tài)應變片記錄得到;二氧化碳、二氧化碳流動規(guī)律觀測:通過剪切片上的PVDF壓力傳感器記錄試件輸入端的二氧化碳壓力變化、相鄰標準試樣接縫處的PVDF壓力傳感器記錄試驗煤樣各截面的二氧化碳壓力變化、氣體收集箱上的壓力表記錄試件輸出端的壓力變化、導氣管上的流量計記錄二氧化碳流量,試驗結束后,將這些數(shù)據(jù)通過作分析,得到二氧化碳流動規(guī)律。本實施例并非對本發(fā)明的形狀、材料、結構等作任何形式上的限制,凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾,均屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。