[发明专利]一种基于液态二氧化碳相变致裂半径等效的炸药模型构造方法

权利要求书

1.一种基于液态二氧化碳相变致裂半径等效的炸药模型构造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：根据所选液态二氧化碳致裂器，计算拟等效单孔液态二氧化碳相变致裂时释放的爆炸能量E；

S2：基于爆炸能量相等，将单孔液态二氧化碳相变致裂爆源等效为单孔柱状耦合装药的炸药爆源，并求出所选炸药类型的当量质量M；

S3：求解煤体经液态二氧化碳相变致裂后的破碎区半径r_c；

S4：根据破碎区半径r_c，求解煤体经液态二氧化碳相变致裂后的裂隙区半径r_f；

S5：将步骤S4得到的裂隙区半径r_f代入柱状耦合装药条件下装药半径求解模型中，得到等效炸药模型的装药半径r和装药高度h：

其中：

ρ₀、ρ分别为炸药和煤体的密度，Kg/m³；

C_p为煤体的纵波波速，m/s；

D₀为炸药的爆速，m/s；

σ_td为煤层的动态抗拉强度，MPa；

σ_cd为煤层的动态抗压强度，MPa；

α₁为煤层的冲击波衰减指数，

α₂为煤层的应力波衰减指数，

λ为侧应力系数，

μ为煤层的泊松比。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：爆炸能量E的求解公式为：

其中，P₁为液态二氧化碳致裂管释放的压力，MPa；V为储液管的体积，L；k为二氧化碳气体的绝热系数，k＝1.295；P₀为标准大气压，取P₀＝0.1013MPa。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所选炸药类型的当量质量M的求解公式为：

其中，Q_E为1Kg所选类型炸药的爆炸能，KJ/Kg。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：破碎区半径r_c采用如下公式进行求解：

其中，P₁为液态二氧化碳致裂管释放的压力，MPa；σ_cd为煤层的动态抗压强度，MPa；α₁为煤层的冲击波衰减指数，μ为煤层的泊松比；r₁为液态二氧化碳致裂器的钻孔半径，m。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：裂隙区半径r_f采用如下公式进行求解：

其中，λ为侧应力系数，σ_td为煤层的动态抗拉强度，MPa；α₂为煤层的应力波衰减指数，

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：等效炸药模型为TNT炸药模型。