多通道微差高强电爆震原位致裂煤岩体并实时无损观测裂隙的试验系统及方法

本发明涉及高强电爆震致裂，尤其涉及多通道微差高强电爆震原位致裂煤岩体并实时无损观测裂隙的试验系统及方法。

背景技术：

1、高强电爆震技术的工作原理是在水介质环境下，利用电能作为转换介质，由高压电储能容器组存储的电能释放在放电通道内转换为机械能产生冲击波效应，最终对周围煤岩体进行破坏作用，是一项无化学污染的绿色环保技术，基于电爆震技术的致裂方法，能够解决煤矿、金属矿开采过程中面临的环境污染、效率较低、经济损耗大等问题，还能实现煤储层致裂增渗强化煤层气抽采，具备宽泛的应用范围，但是现阶段的电爆震技术无法对试验过程中的受载煤岩体试样进行原位模拟并实时可视，形成的致裂特征不足以表征原位环境的破坏情况，限制了电爆震致裂煤岩体过程中裂隙扩展机理的研究。

技术实现思路

1、为了解决传统电爆震试验过程原位模拟致裂特征表征不足的技术难题，本发明提供了多通道微差高强电爆震原位致裂煤岩体并实时无损观测裂隙的试验系统及方法，通过原位ct扫描系统实时观测试验过程中样品的裂隙扩展特征，有利于研究电爆震冲击波毫秒叠加效应与煤岩体裂隙扩展机理的关系、研究深层煤岩体破坏规律与电爆震能量控制和微差作用的关系。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

3、多通道微差高强电爆震原位致裂煤岩体并实时无损观测裂隙的试验系统，包括试验箱、围压施加装置、轴压施加装置、原位ct扫描系统、供电源、系统总开关、通电开关、高压电储能容器、智能毫秒延时开关、放电电极，基于多通道微差高强电爆震原位致裂煤岩体并实时无损观测裂隙的试验系统的试验方法如下：

4、s1.构建试验系统

5、试验箱内设置试验样品，试验样品顶部设置两个爆震孔，爆震孔间距10cm，爆震孔内注满水，在每一个爆震孔设置一个放电电极；每个放电电极接入各自的高压电储能容器，每个高压电储能容器并联接入供电源，放电电极输入端与高压电储能容器输出端连之间设置智能毫秒延时开关，供电源的输出端设置系统总开关，每个高压电储能容器输入端设置通电开关，试验样品的顶部设置轴压施加装置，试验样品的四周设围压施加装置；

6、s2.设置试验环境

7、试验箱提供原位密封试验环境，轴压施加装置为试验样品提供不同轴压，围压施加装置为试验样品提供不同围压；

8、s3.设置延时时间

9、两个放电电极通过智能毫秒延时开关设置延时时间，延时时间设置为0～30ms，每1ms递增，两个放电电极之间设置相同延时时间进行同时致裂效应试验，两个放电电极设置不同延时时间进行孔间延时致裂效应试验；

10、s4.设置输出能量

11、设置两个放电电极的输出能量，输出能量为0～600kj，不同能量下完成不同轴压和围压条件下多通道微差高强电爆震致裂煤岩体的试验研究；

12、s5.原位ct扫描观测

13、通过原位ct扫描系统观测原位试验样品在不同轴压和不同围压条件下，电爆震作用下同时致裂效应和孔间延时致裂效应中煤岩体裂隙扩展特征，研究电爆震冲击波毫秒叠加效应与煤岩体裂隙扩展机制，研究深层煤岩体破坏规律与电爆震能量控制和微差作用的关系，揭示原位环境煤岩体高强电爆震致裂机理。

14、进一步的，所述试验箱采用抗压抗冲击高强度的透明材料制成，试验箱上端可打开，试验箱上端面设与爆震孔对应位置的加工孔，加工孔内设置密封外盖，外盖上设有电缆接入的密封孔。

15、进一步的，所述原位ct扫描系统的扫描箱体设置在试验箱外部，扫描箱体左端设置活动杆，活动杆控制原位ct扫描系统向左或向右活动。

16、进一步的，所述轴压施加装置由压力杆和压力板组成，压力杆与试验箱上端面中心孔耦合连接，压力板与试验样品上表面贴合，压力板上设有与试样样品爆震孔对应的孔，轴压施加装置通过压力杆向下施压控制压力板对试验样品施加不同的轴压。

17、进一步的，所述的围压施加装置是在试验样品的四周设置隔板，隔板与试验箱之间形成密封空间，试验箱的左侧壁板和左侧底部密封空间内分别设管道ⅰ和管道ⅱ，管道ⅰ、管道ⅱ和密封空间组成围压施加装置，管道ⅰ和管道ⅱ串联连通，内部通入围压液，通过调节控制管道ⅰ和管道ⅱ之间的流量和压强对试验样品施加不同的围压。

18、进一步的，所述放电电极为柱状的高压电极。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、通过原位ct扫描系统实时无损观测裂隙的试验系统，确保开展原位可视环境煤岩体电爆震致裂机理研究，有利于实时观测原位试验样品在电爆震作用下的裂隙扩展特征，研究电爆震冲击波毫秒叠加效应与煤岩体裂隙扩展机理的关系、研究深层煤岩体破坏规律与电爆震能量控制和微差作用的关系，揭示原位环境煤岩体高强电爆震致裂机理。

技术特征：

1.多通道微差高强电爆震原位致裂煤岩体并实时无损观测裂隙的试验系统，其特征在于，包括试验箱、围压施加装置、轴压施加装置、原位ct扫描系统、供电源、系统总开关、通电开关、高压电储能容器、智能毫秒延时开关、放电电极，基于多通道微差高强电爆震原位致裂煤岩体并实时无损观测裂隙的试验系统的试验方法如下：

2.根据权利要求1所述的多通道微差高强电爆震原位致裂煤岩体并实时无损观测裂隙的试验系统，其特征在于，所述试验箱采用抗压抗冲击高强度的透明材料制成，试验箱上端可打开，试验箱上端面设与爆震孔对应位置的加工孔，加工孔内设置密封外盖，外盖上设有电缆接入的密封孔。

3.根据权利要求1所述的多通道微差高强电爆震原位致裂煤岩体并实时无损观测裂隙的试验系统，其特征在于，所述原位ct扫描系统的扫描箱体设置在试验箱外部，扫描箱体左端设置活动杆，活动杆控制原位ct扫描系统向左或向右活动。

4.根据权利要求1所述的多通道微差高强电爆震原位致裂煤岩体并实时无损观测裂隙的试验系统，其特征在于，所述轴压施加装置由压力杆和压力板组成，压力杆与试验箱上端面中心孔耦合连接，压力板与试验样品上表面贴合，压力板上设有与试样样品爆震孔对应的孔，轴压施加装置通过压力杆向下施压控制压力板对试验样品施加不同的轴压。

5.根据权利要求1所述的多通道微差高强电爆震原位致裂煤岩体并实时无损观测裂隙的试验系统，其特征在于，所述的围压施加装置是在试验样品的四周设置隔板，隔板与试验箱之间形成密封空间，试验箱的左侧壁板和左侧底部密封空间内分别设管道ⅰ和管道ⅱ，管道ⅰ、管道ⅱ和密封空间组成围压施加装置，管道ⅰ和管道ⅱ串联连通，内部通入围压液，通过调节控制管道ⅰ和管道ⅱ之间的流量和压强对试验样品施加不同的围压。

6.根据权利要求1所述的多通道微差高强电爆震原位致裂煤岩体并实时无损观测裂隙的试验系统，其特征在于，所述放电电极为柱状的高压电极。

技术总结本发明涉及多通道微差高强电爆震原位致裂煤岩体并实时无损观测裂隙的试验系统，包括试验箱、围压施加装置、轴压施加装置、原位CT扫描系统、供电源、系统总开关、通电开关、高压电储能容器、智能毫秒延时开关、放电电极，基于多通道微差高强电爆震原位致裂煤岩体并实时无损观测裂隙的试验系统的试验方法：构建试验系统、设置试验环境、设置延时时间、设置输出能量、原位CT扫描观测，本发明有益效果是实时无损观测裂隙的试验系统，确保开展原位可视环境煤岩体电爆震致裂机理研究，研究电爆震冲击波毫秒叠加效应与煤岩体裂隙扩展机理的关系、研究深层煤岩体破坏规律与电爆震能量控制和微差作用的关系。技术研发人员：柳先锋,包松,聂百胜,刘鹏,邓博知,李孜健,张豪,何珩溢,胡贝,周皓文受保护的技术使用者：重庆大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25