[发明专利]一种高压氮气爆破致裂增透实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层气体爆破致裂增透实验装置及方法，特别是一种高压氮气爆破致裂增透实验装置及方法。

背景技术

对于单一低渗透性煤层，除采取水力化措施和深孔预裂爆破措施进行煤层增透外，近年来又发展了一种高压气体爆破致裂增透方法。高压气体爆破致裂增透措施无火花、安全性高、压力可控。

目前，高压氮气爆破致裂增透技术在应用中还处于起步阶段，尤其是对氮气气体增透作用机理尚未开展系统研究。现有的实验研究主要是关于不同压力下高压氮气爆破致裂效果，并没有考虑氮气体积对致裂效果的影响。

发明内容

本发明的目的是要提供一种高压氮气爆破致裂增透实验装置及方法，实现体积相同而压力不同或压力相同而体积不同两种实验方案下高压氮气爆破致裂增透。

本发明的目的是这样实现的：高压氮气爆破致裂增透实验装置，包括氮气钢瓶、空气压缩机和气体增压泵构成高压氮气爆破的压力源，高压气包一端通过不锈钢导气管与气体增压泵连接，另一端通过设置有气控阀的导气软管与三轴压力实验机的三轴压力室连接；不锈钢导气管主干路上连接有煤气表，不锈钢导气管支路上均装有控制阀和高压气包，在高压气包上安装有压力表和安全阀，被爆介质放在三轴压力室内，其尺寸由三轴压力室的范围确定。

所述的不锈钢导气管支路有三条，每条支路上均有高压气包，分别为第一高压气包，第二高压气包和第三高压气包。

高压氮气爆破致裂增透实验方法：利用高压氮气爆破致裂增透实验装置控制氮气压力和氮气体积，实现相同体积不同压力和相同压力不同体积两种实验方案下高压氮气致裂爆破；

具体方法为：由氮气钢瓶产生的氮气经气体增压泵增压后，首先通过第一控制阀，向第一高压气包充入高压氮气到设计压力P₁，记下此过程煤气表的读数变化值V，开启气控阀，高压氮气将瞬时释放，爆破致裂应力加载下的被爆介质；其次，通过第二控制阀，向第二高压气包内充入氮气，当煤气表读数变化同样为V时，高压气包体积的变化，第二高压气包内氮气压力为P₂，开启气控阀，实施第二次爆破；最后，按照第二次爆破所述步骤通过第三控制阀向第三高压气包内充入体积同样为V的氮气，此时压力为P₃，实施第三次爆破；通过不锈钢导气管上的三条支路依次爆破，可以获得相同体积，不同压力下高压氮气爆破致裂效果；为获得相同压力，不同体积下高压氮气爆破致裂效果，控制三个高压气包内氮气压力相同，其他爆破致裂过程同上。

有益效果，由于采用了上述方案，本发明利用高压气包体积的变化，能够实现相同体积不同压力、相同压力不同体积下高压氮气致裂爆破，以观察它们对爆破效果的影响。利用该高压氮气爆破致裂增透实验装置及方法，表明氮气体积和氮气压力都会不同程度影响被暴介质裂隙发育情况，有助于进一步认识爆破产生的应力波传播规律及致裂岩体的裂隙扩展规律，进一步揭示高压氮气爆破作用机理。该高压氮气爆破装置改变高压气包体积可操作性强，使用简易方便，稳定性强，安全可靠，具有广泛的实用性。

附图说明：

图1为本发明的装置结构图。

图中，1、氮气钢瓶；2、空气压缩机；3为气体增压泵；4、第一控制阀；8、第二控制阀；12、第三控制阀；5、第一压力表；9、第二压力表；13、第三压力表；6、2升高压气包；7、第一安全阀；11、第二安全阀；15、第三安全阀；10、1.5升高压气包；14、1升高压气包；16、气控阀；17、被爆介质；18、三轴压力室；19、三轴压力实验机；20、煤气表。

具体实施方式