[发明专利]煤岩体气液两相流体介质传导致裂模拟实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种煤岩体气液两相流体介质传导致裂模拟实验装置及方法，该装置包括煤岩体实验平台、液态流体介质传导致裂机构和气态流体介质传导致裂机构；该方法包括步骤：一、预制立方体相似模拟煤岩体；二、煤岩体实验平台的搭建；三、液态介质传导致裂；四、固液耦合态的立方体相似模拟煤岩体的形成；五、气态介质传导致裂；六、煤岩体实验平台的更新；七、多次循环步骤二至步骤六，获取注入液体的不同压力参数和固液耦合态的立方体相似模拟煤岩体的钻孔内填装炸药的不同单耗量导致的传导致裂数据。本发明可通过相似模拟煤岩体分析实际待模拟的煤岩体液态介质传导致裂和爆破过程中产生的气态介质传导致裂的影响，操作简单，直观有效。

技术领域

本发明属于煤岩体气液两相流体介质传导致裂技术领域，具体涉及一种煤岩体气液两相流体介质传导致裂模拟实验装置及方法。

背景技术

煤岩体致裂的方法主要有：爆破致裂、水压致裂，多用来提高煤岩体的冒放性、改善渗透性以及降低煤岩体局部范围内的应力集中或实现强制放顶等。但是煤岩体作为一种存在着大量的节理裂隙、裂纹等缺陷的非均匀、非连续性体，注水致裂及浸润过程爆炸与应力波在其中的传播十分复杂。现有的煤岩体致裂只是研究耦合致裂方案设计，缺乏对耦合致裂过程中液体和爆破产生的气体对裂纹扩展的影响的实际操作及研究。因此，现如今缺少一种煤岩体气液两相流体介质传导致裂模拟实验装置及方法，对水力压裂过程中液体是如何扩散的和爆破过程中产生的气体是如何传播的进行研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤岩体气液两相流体介质传导致裂模拟实验装置，其设计新颖合理，可通过相似模拟煤岩体分析实际待模拟的煤岩体液态介质传导致裂和爆破过程中产生的气态介质传导致裂的影响，操作简单，直观有效，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：煤岩体气液两相流体介质传导致裂模拟实验装置，其特征在于：包括煤岩体实验平台、液态流体介质传导致裂机构和气态流体介质传导致裂机构，所述煤岩体实验平台包括计算机、实验箱和设置在实验箱内的相似模拟煤岩体，实验箱的侧壁和顶板上均安装有用于向相似模拟煤岩体施加压力的气缸，气缸通过气缸驱动器由计算机控制，相似模拟煤岩体为立方体相似模拟煤岩体，所述立方体相似模拟煤岩体的边缘位置处布设有多个用于监测立方体相似模拟煤岩体裂纹扩展情况的声发射传感器，所述立方体相似模拟煤岩体内预先埋设有数据检测层，所述立方体相似模拟煤岩体的顶部中心位置处竖直向内开设有钻孔，数据检测层包括围绕钻孔中心对称设置的多个传感器组件，传感器组件由用于检测所述液态流体介质传导致裂机构对所述立方体相似模拟煤岩体传导致裂产生的压力的压力传感器和用于检测所述气态流体介质传导致裂机构对所述立方体相似模拟煤岩体传导致裂产生的温度的温度传感器组成，压力传感器、温度传感器和声发射传感器均与计算机进行数据通信；

所述液态流体介质传导致裂机构包括向钻孔内注入液体且用于调节所述液体压力参数的注液机，所述液体为与所述立方体相似模拟煤岩体颜色不同的带色液体，注液机与计算机进行通信；

所述气态流体介质传导致裂机构包括向钻孔内填装的炸药、起爆所述炸药的起爆器和用于采集所述立方体相似模拟煤岩体爆破气体传播扩散的情况的红外热像仪，红外热像仪与计算机进行通信；

计算机上连接有用于设定所述液态流体介质传导致裂机构传导致裂后裂隙发育时间的计时器、用于提示实验人员裂隙发育充分的提示器和用于显示气液两相流体介质传导致裂的裂纹扩展情况的显示器。