一种弱瓦斯爆炸诱导下煤岩增透试验方法与流程

本发明涉及煤矿安全高效开采研究领域，尤其是涉及一种弱瓦斯爆炸诱导下煤岩增透试验方法。

背景技术：

我国煤矿开采条件复杂，煤层瓦斯赋存具有低渗透率、高吸附特征，且现有开采煤矿中高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井占比达到50％。随着煤矿开采深度的不断增加，一方面，矿井瓦斯含量也呈现增高的趋势，另一方面，地应力和瓦斯压力也相应增加，如瓦斯压力有的高达6MPa，而煤层渗透率有的却低至0.001毫达西，结合这种高瓦斯低透气性煤层，势必导致瓦斯抽采效率，制约着我国煤矿安全高效开采。

为了增加煤岩透气性，从而提高瓦斯抽采效果，目前采用的增透技术主要有有水力压裂、水力疏松、水力挤出、水力割缝、高压水射流等水力化措施，以及松动爆破、深孔预裂爆破等传统爆破措施，取得了一定的成果，但又存在一定的不足，如：水力化措施容易使煤岩泥化从而在增透作用下又封堵了部分瓦斯渗流孔隙，传动爆破措施又存在施工工艺复杂、工程量大、成本高等特点。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本发明提供了一种弱瓦斯爆炸诱导下煤岩增透试验方法，为煤岩增透提供了一种新的研究方法，通过量化研究，找到弱瓦斯爆炸诱导下达到煤岩增透效果的作用当量和增透机制，为煤岩瓦斯增透提供一条新途径。

本发明采用的技术方案为：

一种弱瓦斯爆炸诱导下煤岩增透试验方法，其包括：

1)制作相似试件，在制作过程中，在相似试件尺寸中心处设置孔洞，在孔洞的上部放置钢管的预留洞口，且孔洞和预留洞口是连通的；同时将应变片预埋于相似试件内，用导线引出相似试件；

2)将钢管放置于预留洞口，用密封胶和细沙对相似试件和钢管之间的缝隙进行堵实、密封；其中，钢管下端开口、上端封闭，且在钢管上端设有真空压力表，在真空压力表下面设有安全闸阀，在安全闸阀下面设有点火探针；

3)将真空泵、瓦斯气瓶通过管路与钢管连接，在真空泵处设置出气阀，在瓦斯气瓶处设置进气阀，在管路进入真空泵和瓦斯气瓶前设置阻火器；

4)将点火探针与点火器连接；将应变片与数据采集器连接，数据采集器与计算机连接；架设高速摄像仪，并与计算机连接；

5)检查所有连接是否完好，打开安全闸阀和出气阀、保持进气阀关闭状态，开启真空泵对钢管和孔洞形成的空间进行抽真空，通过真空压力表查看真空度；达到要求后，关闭出气阀、打开进气阀，通过瓦斯气瓶对钢管和孔洞形成的空间注入瓦斯气；达到试验压力后，关闭进气阀、保持出气阀关闭状态，关闭安全闸阀；

6)打开数据采集器、高速摄像仪和计算机，进入工作状态；

7)操作点火器，点火器对点火探针进行点火，爆炸冲击波对相似试件进行作用；

8)通过对计算机存储的数据采集器和高速摄像仪记录的信息进行分析和处理，找到瓦斯爆炸诱导下达到煤岩增透效果的作用当量和增透机制。

进一步，所述钢管伸出相似试件的长度至少为80mm。

进一步，所述真空泵和瓦斯气瓶的管路通过同径三通连接。

进一步，所述高速摄像仪在1280×1024分辨率下最高帧速至少为600fps。

本发明的有益效果是，本发明提供了一种新的煤岩增透研究方法，且可操作性强，通过本发明可以将瓦斯爆炸从灾害的角色变为增透手段；通过本发明进行的量化研究，可找到弱瓦斯爆炸诱导下达到煤岩增透效果的瓦斯爆炸作用当量和增透机制，为煤矿安全高效开采提供新支持。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的结构示意图。

1-相似试件，2-孔洞，3-钢管，4-安全闸阀，5-真空压力表，6-阻火器，7-真空泵，8-瓦斯气瓶，9-出气阀，10-进气阀，11-点火探针，12-点火器，13-应变片，14-数据采集器，15-高速摄像仪，16-计算机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

如图1所示为本发明实施例一的结构示意图，一种弱瓦斯爆炸诱导下煤岩增透试验方法，其具体步骤包括：

1)制作相似试件1，在制作过程中，在相似试件1尺寸中心处设置孔洞2，在孔洞2的上部放置钢管3的预留洞口，且孔洞2和预留洞口是连通的；同时将应变片13预埋于相似试件1内，用导线引出相似试件1；

2)将钢管3放置于预留洞口，且钢管3伸出相似试件1的长度至少为80mm，用密封胶和细沙对相似试件1和钢管3之间的缝隙进行堵实、密封；其中，钢管3下端开口、上端封闭，且在钢管3上端设有真空压力表5，在真空压力表5下面设有安全闸阀4，在安全闸阀4下面设有点火探针11；

3)将真空泵7、瓦斯气瓶8通过管路与钢管3连接，在真空泵7处设置出气阀9，在瓦斯气瓶8处设置进气阀10，在管路进入真空泵7和瓦斯气瓶8前设置阻火器6，其中，真空泵7和瓦斯气瓶8的管路通过同径三通连接；

4)将点火探针11与点火器12连接；将应变片13与数据采集器14连接，数据采集器14与计算机16连接；架设高速摄像仪15，并与计算机16连接，其中，高速摄像仪15在1280×1024分辨率下最高帧速至少为600fps；

5)检查所有连接是否完好，打开安全闸阀4和出气阀9、保持进气阀10关闭状态，开启真空泵7对钢管3和孔洞2形成的空间进行抽真空，通过真空压力表5查看真空度；达到要求后，关闭出气阀9、打开进气阀10，通过瓦斯气瓶8对钢管3和孔洞2形成的空间注入瓦斯气；达到试验压力后，关闭进气阀10、保持出气阀9关闭状态，关闭安全闸阀4；

6)打开数据采集器14、高速摄像仪15和计算机16，进入工作状态；

7)操作点火器12，点火器12对点火探针11进行点火，爆炸冲击波对相似试件1进行作用；

8)通过对计算机16存储的数据采集器14和高速摄像仪15记录的信息进行分析和处理，找到瓦斯爆炸诱导下达到煤岩增透效果的作用当量和增透机制。

为考察不同形态的相似试件1和不同形态的孔洞2对试验结果的影响，相似试件1可由方形变为了圆柱形、孔洞2可由十字花形变为球形或椭球形，如图2所示。

最后应当说明的是，以上内容仅用于说明本发明的技术方案，而非对其保护范围进行限制，本领域技术人员对本发明进行的相关修改或等同替换，均不脱离本发明技术方案的有效范围。