技术

二氧化碳爆破设备冲击动态监测试验装置的测试方法，包括以下步骤：

（1）、煤样制作与测点布置：从目标煤层钻取原煤进行取样，选取完整煤样制作标准试样若干，然后将若干标准试样之间采用103胶水粘接，形成大约1m长的组合试样作为试验煤样，在进行粘接的同时在相邻两个标准试样的连接处布置PVDF压力传感器，并且在每个标准试样的表面沿轴向布置动态应变片，**后对该试验煤样进行热塑保护使其表面形成热塑密封管；

（2）、二氧化碳爆破设备施加应力：施加围压，将经过热塑密封的试验煤样装入围压钢管内，然后在用两个半圆管包围，通过不断旋拧紧固螺栓和螺母，使围压钢管的缺口不断减小，从而在试验煤样周围形成试件围压，依据弹性理论，使围压钢管闭合后管内沿环向产生的拉力为：式中分别为围压钢管的内径和外径，E为弹性模量，μ是泊松比；拉力P与试验煤样的围压平衡，下一步根据弹性力学厚壁圆筒理论进行试验煤样表面围压计算，同时，试验煤样围压也通过贴在试验煤样表面的动态应变片进行应变观测，并经过计算得到；接下来施加轴向应力，在CO2爆破管的后端焊接在法兰盘上，将应力加载件置于两个法兰盘之间，再将两个法兰盘通过若干根钢制拉杆连接，同时在试验煤岩与法兰盘之间放置钢制垫块，通过调整钢制拉杆上的紧固螺母，使钢制拉杆受到拉力，从而在试验煤样的轴向施加应力，钢制拉杆上的拉力通过贴在钢制拉杆表面的轴向应变片测得；

（3）、连接爆破冲击机构和气体采集机构：二氧化碳爆破设备将已经完成应力加载的试验煤样，通过前侧的法兰盘与CO2爆破管焊接，形成爆破冲击机构；接着将导气管通过钢制垫块上预留的安装插孔与试验煤样相连通，并在导气管的后侧连通到气体收集箱，在导气管上安装流量计，在气体收集箱上依次安装压力表、第二探针温度计以及排气阀；

（4）、充装CO2：通过充气阀向CO2爆破管注入液态CO2，通过**探针温度计和剪切片上的PVDF压力传感器测得CO2爆破管内CO2的温度和压力，以判断它处于相变状态；

（5）、通过电加热丝加热使CO2爆破管内CO2迅速发生膨胀相变为超临界态高压流体，高压流体冲破剪切片后冲击试验煤样；

（6）、二氧化碳爆破设备应力波传播规律观测：CO2高压冲击的时程曲线通过剪切片上的PVDF压力传感器测得，产生的应力波通过相邻标准试样接缝处的PVDF压力传感器记录得到，试件动态变形通过试验煤样表面的动态应变片记录得到；

（7）、CO2流动规律观测：通过剪切片上的PVDF压力传感器记录试件输入端的CO2压力变化、相邻标准试样接缝处的PVDF压力传感器记录试验煤样各截面的CO2压力变化、气体收集箱上的压力表记录试件输出端的压力变化、导气管上的流量计记录CO2流量，试验结束后，将这些数据通过作图分析，得到CCO2流动规律。

二氧化碳爆破设备采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种二氧化碳爆破设备击动态监测试验装置，包括CO2爆破冲击试验系统，并在CO2爆破冲击试验系统上设置动态应力测试系统和静态应力测试系统，该装置所用试验煤样直接从煤层钻取，避免了二次加工对原生孔隙结构的扰动，冲击后无需改变试件的破坏状态，直接在原位进行渗透率测试，可以很方便地对CO2爆破冲击前、后煤渗透率的变化进行试验研究；本发明可以对煤体在爆破冲击下的动态信息进行原位一体化测试，其取得的有益效果，一是试验采用圆柱试件可以直接取自现场，避免室内加工对试件原生结构的扰动；二是采用液态CO2相变爆破提供冲击源，既有利于与试件进行对接，又方便控制爆破性能参数；三是各种观测片布置方便；四是避免了大试块试验的笨重、造价高、不方便的困难。