[发明专利]一种水压-爆破耦合致裂模型实验系统

说明书

本发明涉及数据模拟爆破实验技术领域，且公开了一种水压‑爆破耦合致裂模型实验系统，包括以下步骤：步骤S1，并对煤体进行钻孔；步骤S2，将黑索金炸药制作防水抗水压装置(或雷管)中，放入煤体中心预留孔洞；步骤S3，向煤体中通入高压致裂水，水中装入示踪剂，并控制注水压力，直至煤层产生明显裂纹；步骤S4，引爆煤体孔中的防水抗水压装置(或雷管)；步骤S5，向二次致裂的煤孔中再次通入高压致裂水，实现对煤层的三次致裂；步骤S6，进行瓦斯抽采并检查瓦斯含量。本发明中，通过计算机可以远程控制同步获取爆破实验现场图像数据并对获取图像数据进行分析了解，达到使爆破现场三维重建的目的，方便更客观地观察爆破过程。

技术领域

本发明涉及数据模拟爆破实验技术领域，尤其涉及一种水压-爆破耦合致裂模型实验系统。

背景技术

传统的爆破理论认为：当药包直径保持不变加大孔径，或保持孔径不变而缩小药包直径后，它们之间出现的空隙也越来越大，这称为爆破的不耦合现象，孔径与药径的比值称为不耦合系数，采用不耦合装药可降低爆轰波峰值压力，减少由于过度粉碎孔壁附近的岩面而造成炸药能量的损耗，从而使爆炸时其切向产生拉应力，孔壁便可能产生辐射状的径向裂缝由于相邻炮孔互为空孔，在炮孔连线的孔壁两侧产生应力集中，因此促使连线方向的裂缝发展，使其较其它方向延伸得更长。

预裂爆破成缝机理中，不耦合性及不耦合系数的控制﹐一直占据着重要的地位，起初人们正是通过不耦合现象，可以控制爆破成缝，并保护建基面，才逐渐形成预裂爆破理论，在爆破施工过程中，曾多次采用耦合装药，同样取得了保护壁面并成缝的效果，这就与传统理论产生了矛盾，为了深入了解爆破耦合致裂煤体的粉碎区、裂隙区范围及裂纹扩展情况。为此，我们提出一种水压-爆破耦合致裂模型实验系统。

发明内容

本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种水压-爆破耦合致裂模型实验系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种水压-爆破耦合致裂模型实验系统，包括以下步骤：

步骤S1，选用水泥、石膏、粉煤、沙子、云母碎、水配制煤体相似材料(或者水泥砂浆试块)，并对煤体进行钻孔；

步骤S2，将黑索金炸药制作防水抗水压装置(或雷管)中，放入煤体中心预留孔洞；

步骤S3，向煤体中通入高压致裂水，水中装入示踪剂，并控制注水压力，直至煤层产生明显裂纹；

步骤S4，引爆煤体孔中的防水抗水压装置(或雷管)，实现对煤层的二次致裂；

步骤S5，向二次致裂的煤孔中再次通入高压致裂水，实现对煤层的三次致裂；

步骤S6，进行瓦斯抽采并检查瓦斯含量，若瓦斯含量满足开采条件，则进行煤层开采；若瓦斯含量不满足开采条件，则重复步骤S1至步骤S5，直至煤层满足开采条件。

作为优选，所述模型实验系统中采用瓦斯控制系统、注水系统、起爆系统、轴压加载系统、围压控制系统和声发射检测系统，将实验模型煤体的中心点位置开设预留孔洞，将黑索金炸药制作防水抗水压装置(或雷管)放入到实验模型煤体上开设的预留孔洞中形成爆破孔，所述模型实验系统还包括数据采集系统，数据采集系统对瓦斯控制系统、注水系统、起爆系统、轴压加载系统、围压控制系统和声发射检测系统中所有设置的数据信息和检测信息进行采集汇总，所述瓦斯控制系统包括瓦斯压力控制系统和瓦斯饱和度检测系统，通过瓦斯压力控制系统控制设备将瓦斯以指定的压力向实验模型煤体内进行排放，通过瓦斯饱和度检测系统检测实验模型煤体煤层内所含有的瓦斯含量，瓦斯饱和度检测系统对煤层内的瓦斯含量饱和度进行记录和显示。

作为优选，所述注水系统包括水压控制系统、水质检测系统和注水量控制系统，通过注水量控制系统控制蓄积指定量的实验用水并向水内投入示踪剂，通过水质检测系统对实验用水进行检测并记录，通过水压力控制系统控制设备向爆破孔内注水时水压并将注入水时的水压进行记录和显示。