一种水压-爆破耦合致裂模型实验系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114136798A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111434494.0(22)申请日2021.11.29(71)申请人河南理工大学地址454003河南省焦作市高新区世纪大道2001号(72)发明人于建新李真珍刘焕春陈旭王金星周志彬张英才王晓董保利高帅杰马军超吴东(74)专利代理机构西安正华恒远知识产权代理事务所(普通合伙)61271代理人陈选中(51)Int.Cl.G01N3/12(2006.01)G01N29/14(2006.01)G09B23/40(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种水压-爆破耦合致裂模型实验系统(57)摘要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。CN114136798ACN114136798A权利要求书1/2页1.一种水压‑爆破耦合致裂模型实验系统，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的一种水压‑爆破耦合致裂模型实验系统，其特征在于：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。3.根据权利要求2所述的一种水压‑爆破耦合致裂模型实验系统，其特征在于：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。4.根据权利要求2所述的一种水压‑爆破耦合致裂模型实验系统，其特征在于：所述起爆系统由新型电磁起爆系统组成。5.根据权利要求2所述的一种水压‑爆破耦合致裂模型实验系统，其特征在于：所述轴压加载系统为独立控制系统，轴压加载系统包括超动态应变测试系统，通过轴压加载系统控制加载压力，所述超动态应变测试系统由应变砖、超动态应变仪、高速数据采集系统组成。6.根据权利要求2所述的一种水压‑爆破耦合致裂模型实验系统，其特征在于：所述围压控制系统同样为独立控制系统，围压控制系统包括裂纹测试系统和动画模拟显示系统，通过围压控制系统加载压力，通过裂纹测试系统对裂纹扩展速度和范围进行记录，通过动画模拟显示系统将爆破产生裂纹扩展路径与范围显示出来。7.根据权利要求6所述的一种水压‑爆破耦合致裂模型实验系统，其特征在于：所述动画模拟显示系统由三维数字化图形仿真软件和全自动机器人拍摄系统组成，动画模拟显示系统搭载的全自动机器人拍摄系统，由单反数码相机、精密鱼眼镜头和全自动拍摄云台组成，可在一分钟内拍摄爆破现场的全景图片，并自动生成现场全景图像，达到爆破现场三维2CN114136798A权利要求书2/2页重建的目的，动