CN106761741A - 一种二氧化碳相变制裂实验装置 - Google Patents

一种二氧化碳相变制裂实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于矿山爆破技术领域，具体涉及一种二氧化碳相变制裂实验装置。一种二氧化碳相变制裂实验装置，包括高压气瓶、调压阀、实验盒、多根光纤传感器和光纤信号接收器，高压气瓶的瓶口处设有调压阀，实验盒的顶侧的中部设有与外界相通的模拟炮孔，实验盒的内除了模拟炮孔的空间填满了岩石相似材料，在模拟炮孔的中下部以分层同心圆的形式均布有多个光纤传感器，调压阀的出气口与输气管的一端相通，输气管的另一端头设有软木塞，输气管的另一端通过该软木塞与模拟炮孔的上部卡接，多根光纤传感器的两端依次相互熔接成一光纤传感器线圈组，光纤传感器线圈组的两端分别与光纤信号接收器的输出端、输入端相连接。

Description

一种二氧化碳相变制裂实验装置
技术领域
本发明属于矿山爆破技术领域，具体涉及一种二氧化碳相变制裂实验装置。
背景技术
爆破是矿山作业必不可少的环节，在有些条件下不能或不便于使用炸药进行爆破时，可以采用二氧化碳相变制裂的方法进行岩石的爆破。
目前，国内已经有二氧化碳相变制裂的成套设备，在一些煤矿、石灰石矿，已经有二氧化碳相变制裂破碎岩石的应用。由于二氧化碳相变制裂是利用二氧化碳相变时产生的高压气体破碎岩石，所以，高压气体压强的高低与岩石的抗压强度有直接的关系，要取得良好的破岩效果，必须使高压气体的压强与岩石抗压、抗拉强度相匹配。
调整二氧化碳相变制裂高压气体的方法主要是通过调整二氧化碳装载量和卸爆片的强度实现的，这就需要根据不同岩石性质进行这两方面的调整，但目前还没有针对二氧化碳相变制裂的相关实验装置，工程上多采用反复现场实验的方法。
发明内容
发明目的：为了解决二氧化碳相变制裂高压气体与岩石强度匹配的问题，本发明公开了一种二氧化碳相变制裂实验装置，可以便捷的解决这一问题。
技术方案：一种二氧化碳相变制裂实验装置，包括高压气瓶、调压阀、实验盒、多根光纤传感器和光纤信号接收器，
所述高压气瓶的瓶口处设有调压阀，
所述实验盒的顶侧的中部设有与外界相通的模拟炮孔，所述实验盒的内除了模拟炮孔的空间填满了岩石相似材料，在模拟炮孔的中下部以分层同心圆的形式均布有多根光纤传感器，
调压阀的出气口与输气管的一端相通，所述输气管的另一端头设有软木塞，所述输气管的另一端通过该软木塞与模拟炮孔的上部卡接，
多根光纤传感器的两端依次相互熔接成一光纤传感器线圈组，光纤传感器线圈组的两端分别与光纤信号接收器的输出端、输入端相连接。
进一步地，所述高压气瓶内装有压缩空气。
更进一步地，所述高压气瓶内的压强为15～25MPa。
进一步地，所述调压阀设有两个气压表，一个气压表显示气瓶内压力，另一个气压表显示出口压力。
进一步地，在模拟炮孔的中下部以分层同心圆的形式均布有2-4根光纤传感器。
有益效果：本发明公开的一种二氧化碳相变制裂实验装置通过普通压缩空气和相似材料就可以快速的得到工程施工所需要的二氧化碳相变制裂产生的气体压力值，能有效降低工程施工成本，提升施工质量。
附图说明
图1为发明公开的一种二氧化碳相变制裂实验装置的示意图；
图2为光纤传感器布置示意图；
其中：
1-高压气瓶 2-调压阀
3-输气管 4-实验盒
5-光纤信号接收器 6-光纤传感器
41-软木塞 42-模拟炮孔
43-岩石相似材料
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式详细说明。
具体实施例1
如图1和2所示，一种二氧化碳相变制裂实验装置，包括高压气瓶1、调压阀2、实验盒4、多根光纤传感器6和光纤信号接收器5，
高压气瓶1的瓶口处设有调压阀2，
实验盒4的顶侧的中部设有与外界相通的模拟炮孔42，实验盒4的内除了模拟炮孔42的空间填满了岩石相似材料43，在模拟炮孔42的中下部以分层同心圆的形式均布有多根光纤传感器6，
调压阀2的出气口与输气管3的一端相通，输气管3的另一端头设有软木塞41，输气管3的另一端通过该软木塞41与模拟炮孔42的上部卡接，
多根光纤传感器6的两端依次相互熔接成一光纤传感器线圈组，光纤传感器线圈组的两端分别与光纤信号接收器5的输出端、输入端相连接。
进一步地，高压气瓶1内装有压缩空气。
更进一步地，高压气瓶1内的压强为15MPa。
进一步地，调压阀2设有两个气压表，一个气压表显示气瓶内压力，另一个气压表显示出口压力。
进一步地，在模拟炮孔42的中下部以分层同心圆的形式均布有2根光纤传感器6。
进行实验时,
先根据实验目的选择不同大小的实验盒4，实验盒4根据实验目的不同可以分为内效应和外效应两种，内效应实验盒的尺寸是模拟炮孔直径的50倍以上，外效应实验盒的尺寸根据最小抵抗线大小确定，一般为模拟炮孔直径的20-30倍；
然后按照目标岩石的强度指标，根据相似比配制岩石相似材料43，在压力机上测定配制的岩石相似材料43满足要求后在实验盒4内铺设相似材料，并用圆管预制在相似材料中用于模拟炮孔,在布置相似材料时，在预制炮孔径向方向分层布置光纤传感器6，并将光纤传感器6的端头引出实验盒；
接着调整高压气瓶1的输出气体压力达到实验要求值，当相似材料固化后，取出预制圆管，将输气管3穿过软木孔塞的中心孔，然后用软木孔塞塞住预制炮孔的上部，模拟炮孔42填塞；
接着将实验盒4外部的各光纤传感器6端头熔接在一起，使在实验盒4内的光纤成为一根连续的光纤传感器线圈组，将光纤传感器线圈组两端分别与光纤信号接收器5的输入端连接；
然后打开高压气瓶1的阀门，将高压气体充入模拟炮孔42中，同时记录光纤传感器信号，当相似材料由于高压气体作用产生裂隙时，光纤会产生相应的应变，光纤信号接收器能够捕捉到这些应变的大小及位置。调整高压气瓶1的出口压力及气体作用时间可重复实验，直至得到使岩石破坏的压力值。
具体实施例2
与具体实施例1大致相同，区别仅仅在于：
高压气瓶1内的压强为25MPa；
在模拟炮孔42的中下部以分层同心圆的形式均布有4根光纤传感器6。
具体实施例3
与具体实施例1大致相同，区别仅仅在于：
高压气瓶1内的压强为20MPa；
在模拟炮孔42的中下部以分层同心圆的形式均布有3根光纤传感器6。
上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种二氧化碳相变制裂实验装置，其特征在于，包括高压气瓶、调压阀、实验盒、多根光纤传感器和光纤信号接收器，
所述高压气瓶的瓶口处设有调压阀，
所述实验盒的顶侧的中部设有与外界相通的模拟炮孔，所述实验盒的内除了模拟炮孔的空间填满了岩石相似材料，在模拟炮孔的中下部以分层同心圆的形式均布有多根光纤传感器，
调压阀的出气口与输气管的一端相通，所述输气管的另一端头设有软木塞，所述输气管的另一端通过该软木塞与模拟炮孔的上部卡接，
多根光纤传感器的两端依次相互熔接成一光纤传感器线圈组，光纤传感器线圈组的两端分别与光纤信号接收器的输出端、光纤信号接收器的输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳相变制裂实验装置，其特征在于，所述高压气瓶内装有压缩空气。
3.根据权利要求2所述的一种二氧化碳相变制裂实验装置，其特征在于，所述高压气瓶内的压强为15～25MPa。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳相变制裂实验装置，其特征在于，所述调压阀设有两个气压表，一个气压表显示气瓶内压力，另一个气压表显示出口压力。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳相变制裂实验装置，其特征在于，在模拟炮孔的中下部以分层同心圆的形式均布有2～4根光纤传感器。
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