[发明专利]一种岩石压电效应引发瓦斯气体爆炸的测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种岩石压电效应引发瓦斯气体爆炸的测试装置，其特征在于，包括可视化密闭爆炸腔体、微控伺服压力机、高压瓦斯气瓶、空气泵、气相色谱仪、高速摄像机；

所述可视化密闭爆炸腔体正面设置有透明视窗，内部放置岩石试件；可视化密闭爆炸腔体顶面设有通孔，所述微控伺服压力机的柱形压头密封配合穿过所述通孔；所述可视化密闭爆炸腔体的左面设有瓦斯进气孔、空气进气孔以及可打开的取样窗；所述可视化密闭爆炸腔体的右面设有电压数据传输线孔；所述可视化密闭爆炸腔体的一侧设有用于实验结束后排气的背部排气孔、用于在爆炸后压力过大时泄压的爆炸泄压孔；

所述岩石试件上方及下方垫有绝缘纸；

所述瓦斯进气孔通过瓦斯气体管路与所述高压瓦斯气瓶连通，高压瓦斯气瓶的瓶口位置设有减压阀，瓦斯气体管路上设有气体微量调节阀；

所述空气进气孔通过空气气体管路与空气泵连接；

所述岩石试件上贴有采集电压信号的金属片，电压数据传输线穿过所述电压数据传输线孔分别与金属片及设在所述可视化密闭爆炸腔体一侧的电压采集仪电连接；

所述可视化密闭爆炸腔体内部安置有用于监测内部瓦斯含量的瓦斯传感器、用于监测内部温度的温度监测传感器、用于加热内部空气的硅胶加热管，所述温度监测传感器与所述硅胶加热管由智能温控仪控制；所述瓦斯传感器通过瓦斯信号数据传输线与可视化密闭爆炸腔体外部一侧的瓦斯浓度监测仪连接，

所述排气孔可连接收集袋，用于收集废气，并提供给所述气相色谱仪进行分析；

所述高速摄像机放置于所述可视化密闭爆炸腔体的前方，用于拍摄实验过程。

2.根据权利要求1所述的一种岩石压电效应引发瓦斯气体爆炸的测试装置，其特征在于，所述透明视窗为纯石英玻璃，通过螺栓固定在所述可视化密闭爆炸腔体的正面。

3.根据权利要求2所述的一种岩石压电效应引发瓦斯气体爆炸的测试装置，其特征在于，所述可视化密闭爆炸腔体内部设有用于混合气体的风扇。

4.根据权利要求3所述的一种岩石压电效应引发瓦斯气体爆炸的测试装置，其特征在于，所述金属片为银电极。

5.一种岩石压电效应引发瓦斯气体爆炸的测试方法，应用了权利要求4所述的岩石压电效应引发瓦斯气体爆炸的测试装置，包括如下步骤：

S1:根据实验需要预先制作不同岩性和高度的岩石试件；

S2:打开取样窗，将岩石试件放入可视化密闭爆炸腔体内部，并将银片贴合在岩石试件表面，岩石试件上下表面垫上绝缘纸；

S3:打开空气泵，使空气进入可视化密闭爆炸腔体置换原有气体，原有气体自取样窗排出；关闭取样窗并同时关闭空气泵；

S4：打开高压瓦斯气瓶，调节减压阀保证高压瓦斯气瓶输出恒压气体，气压在0-3.0Mpa之间；

再打开气体微量调节阀，向可视化密闭爆炸腔体充瓦斯气1-2秒，打开风扇，使气体预混均匀，通过瓦斯传感器实时监测瓦斯浓度，至瓦斯浓度达到9％；

若可视化密闭爆炸腔体内瓦斯浓度明显高于9％，打开空气泵加入空气稀释瓦斯浓度，同时注意瓦斯传感器的显示浓度；

S5：当可视化密闭爆炸腔体内瓦斯浓度达到预期设定值，关闭风扇，打开智能温控仪设定温度参数，保证腔体内每次实验的温度为同一恒定温度后，设置微控伺服压力机的压缩参数，并打开电压采集仪，进行静态加载实验，采集岩石试件表面的电压数据，直至岩石试件破碎，并用高速摄像机记录岩石压电效应引发瓦斯气体爆炸的全过程；

S6：打开排气孔进行排气，并收集气体，使用气相色谱仪进行气相色谱分析；关闭排气孔，通过空气泵将压头恢复至原始位置，打开取样窗，进行破碎岩石试件的收集工作并进行后续实验。