本發(fā)明涉及介質(zhì)損傷力學(xué)和沖擊動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域，尤其是涉及一種煤巖爆炸沖擊損傷測(cè)試方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著煤礦開(kāi)采深度的增加，千米深井也在不斷涌現(xiàn)，伴隨而來(lái)的是開(kāi)采條件的進(jìn)一步復(fù)雜化，如礦井地應(yīng)力和瓦斯壓力增大、瓦斯含量增高；相應(yīng)地，沖擊地壓、煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸等災(zāi)害問(wèn)題也呈上升趨勢(shì)，且破壞程度也愈來(lái)愈嚴(yán)重。

當(dāng)煤巖體中的壓力超過(guò)煤巖體本身的強(qiáng)度極限時(shí)，會(huì)導(dǎo)致積聚的能量突然釋放，在井巷內(nèi)發(fā)生強(qiáng)沖擊效應(yīng)，造成巨大的破壞和損傷；煤與瓦斯突出以及瓦斯爆炸的破壞損傷作用也如此，呈現(xiàn)高強(qiáng)度沖擊、瞬態(tài)性特點(diǎn)。傳統(tǒng)的靜態(tài)、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)等實(shí)驗(yàn)方式和測(cè)量手段很難真實(shí)、全面地反應(yīng)瞬間、強(qiáng)動(dòng)力沖擊效應(yīng)帶來(lái)的損傷效果，因此，為了更真實(shí)有效地反應(yīng)煤巖在沖擊地壓、瓦斯爆炸等動(dòng)力沖擊作用下的損傷情況，有必要發(fā)明一種既能體現(xiàn)強(qiáng)動(dòng)力瞬間沖擊作用又能精確有效量測(cè)損傷效應(yīng)的測(cè)試方法和裝置，為研究煤巖在各種沖擊動(dòng)力作用下的損傷特性研究提供支持，為防范沖擊動(dòng)力事故或降低相關(guān)事故后果嚴(yán)重性提供依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種煤巖爆炸沖擊損傷測(cè)試方法及裝置，通過(guò)對(duì)爆炸沖擊、位移變化切割磁力線和數(shù)字圖像采集分析的設(shè)計(jì)，可以精確量化研究煤巖介質(zhì)在爆炸沖擊作用下的損傷特性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種煤巖爆炸沖擊損傷測(cè)試方法，其具體步驟包括：

1)將測(cè)量導(dǎo)線置于試件內(nèi)，制作試件，并將連接測(cè)量導(dǎo)線的屏蔽線引出試件；

2)將線圈均勻纏繞于線圈套上，后將試件放置于線圈套內(nèi)；

3)將炸藥腔、固定支架和沖擊樁放置好后，開(kāi)啟鎖緊法蘭，放置炸藥和雷管，將連接雷管的母線引出并連接于點(diǎn)火器，然后，將鎖緊法蘭密封鎖緊；

4)將線圈與電源連接，屏蔽線與測(cè)量?jī)x連接；架設(shè)好數(shù)字散斑儀，并通過(guò)數(shù)據(jù)線連接于計(jì)算機(jī)；

5)檢查各連接的完好情況，接通電源，打開(kāi)測(cè)量?jī)x、數(shù)字散斑儀和計(jì)算機(jī)；

6)操作點(diǎn)火器進(jìn)行點(diǎn)火，通過(guò)雷管引爆炸藥，爆炸沖擊作用通過(guò)沖擊樁傳遞給試件；

7)測(cè)量?jī)x記錄測(cè)量導(dǎo)線切割線圈形成磁力線的數(shù)據(jù)信息，計(jì)算機(jī)記錄數(shù)字散斑儀測(cè)得的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)反演分析和數(shù)字圖像處理，得到試件在爆炸沖擊作用下的損傷特性。

一種實(shí)現(xiàn)煤巖爆炸沖擊損傷測(cè)試方法的裝置，其包括炸藥腔，固定支架，沖擊樁，試件，鎖緊法蘭，炸藥，雷管，母線，點(diǎn)火器，線圈套，線圈，電源，測(cè)量導(dǎo)線，屏蔽線，測(cè)量?jī)x，數(shù)字散斑儀，數(shù)據(jù)線，計(jì)算機(jī)；所述炸藥腔通過(guò)固定支架固定，炸藥腔頂部設(shè)有母線進(jìn)出孔；所述沖擊樁位于炸藥腔下部，且沖擊樁進(jìn)入炸藥腔；所述試件位于沖擊樁下面；所述鎖緊法蘭由法蘭盤、柔性墊片、螺栓和螺母組成，且位于1/7～1/5炸藥腔處，通過(guò)開(kāi)啟鎖緊法蘭放置炸藥和雷管于炸藥腔內(nèi)；所述點(diǎn)火器通過(guò)母線與雷管相連；所述線圈套套于試件外，線圈套直徑至少比試件直徑大2cm；所述線圈均勻纏繞于線圈套上，并與電源連接；所述測(cè)量導(dǎo)線置于試件內(nèi)；所述屏蔽線接于測(cè)量導(dǎo)線兩端，并連接測(cè)量?jī)x，測(cè)量?jī)x用以記錄測(cè)量導(dǎo)線切割磁力線信息；所述數(shù)字散斑儀通過(guò)數(shù)據(jù)線連接計(jì)算機(jī)。

進(jìn)一步，所述屏蔽線由導(dǎo)線和由非磁性材料制成的屏蔽層組成。

本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)本發(fā)明可以更加真實(shí)地再現(xiàn)沖擊地壓、煤與瓦斯突出及瓦斯爆炸等強(qiáng)沖擊產(chǎn)生的破壞損傷效應(yīng)；同時(shí)通過(guò)數(shù)字散斑技術(shù)以及利用切割磁力線進(jìn)行反演出應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，更加精確量化地研究了煤巖介質(zhì)在爆炸沖擊作用下的損傷特性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為線圈套與試件位置關(guān)系圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1-炸藥腔，2-固定支架，3-沖擊樁，4-試件，5-鎖緊法蘭，6-炸藥，7-雷管，8-母線，9-點(diǎn)火器，10-線圈套，11-線圈，12-電源，13-測(cè)量導(dǎo)線，14-屏蔽線，15-測(cè)量?jī)x，16-數(shù)字散斑儀，17-數(shù)據(jù)線，18-計(jì)算機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，一種煤巖爆炸沖擊損傷測(cè)試方法的裝置，其包括炸藥腔1，固定支架2，沖擊樁3，試件4，鎖緊法蘭5，炸藥6，雷管7，母線8，點(diǎn)火器9，線圈套10，線圈11，電源12，測(cè)量導(dǎo)線13，屏蔽線14，測(cè)量?jī)x15，數(shù)字散斑儀16，數(shù)據(jù)線17，計(jì)算機(jī)18；炸藥腔1通過(guò)固定支架2固定，炸藥腔1頂部設(shè)有母線8進(jìn)出孔；沖擊樁3位于炸藥腔1下部，且沖擊樁3進(jìn)入炸藥腔1；試件4位于沖擊樁3下面；鎖緊法蘭5由法蘭盤、柔性墊片、螺栓和螺母組成，且位于1/7～1/5炸藥腔1處，通過(guò)開(kāi)啟鎖緊法蘭5放置炸藥6和雷管7于炸藥腔1內(nèi)；點(diǎn)火器9通過(guò)母線8與雷管7相連；線圈套10套于試件4外，如圖2所示，線圈套10直徑至少比試件4直徑大2cm；線圈11均勻纏繞于線圈套10上，并與電源12連接；測(cè)量導(dǎo)線13置于試件4內(nèi)；屏蔽線14由導(dǎo)線和由非磁性材料制成的屏蔽層組成，其從測(cè)量導(dǎo)線13兩端引出，連接于測(cè)量?jī)x15；測(cè)量?jī)x15用以記錄測(cè)量導(dǎo)線13切割磁力線信息；數(shù)字散斑儀16用以采集試件沖擊損傷圖像信息，其通過(guò)數(shù)據(jù)線17連接于計(jì)算機(jī)18。

如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，其與實(shí)施例一基本相同，唯一區(qū)別在于，為了考察尺寸效應(yīng)，實(shí)施例二的試件4尺寸比實(shí)施例一的大，相應(yīng)地，沖擊樁3在實(shí)施例一基礎(chǔ)上外接了擴(kuò)散型部分與試件尺寸對(duì)應(yīng)，以保證爆炸沖擊作用均勻作用于試件4。

一種煤巖爆炸沖擊損傷測(cè)試方法，其包括：

1)將測(cè)量導(dǎo)線13置于試件4內(nèi)，制作試件4，并將連接測(cè)量導(dǎo)線13的屏蔽線14引出試件4；

2)將線圈11均勻纏繞于線圈套10上，后將試件4放置于線圈套10內(nèi)；

3)將炸藥腔1、固定支架2和沖擊樁3放置好后，開(kāi)啟鎖緊法蘭5，放置炸藥6和雷管7，將連接雷管7的母線8引出并連接于點(diǎn)火器9，然后，將鎖緊法蘭3密封鎖緊；

4)將線圈11與電源12連接，屏蔽線14與測(cè)量?jī)x15連接；架設(shè)好數(shù)字散斑儀16，并通過(guò)數(shù)據(jù)線17連接于計(jì)算機(jī)18；

5)檢查各連接的完好情況，接通電源12，打開(kāi)測(cè)量?jī)x15、數(shù)字散斑儀16和計(jì)算機(jī)18；

6)操作點(diǎn)火器9進(jìn)行點(diǎn)火，通過(guò)雷管7引爆炸藥6，爆炸沖擊作用通過(guò)沖擊樁3傳遞給試件4；

7)測(cè)量?jī)x15記錄測(cè)量導(dǎo)線13切割線圈11形成磁力線的數(shù)據(jù)信息，計(jì)算機(jī)18記錄數(shù)字散斑儀16測(cè)得的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)反演分析和數(shù)字圖像處理，得到試件4在爆炸沖擊作用下的損傷特性。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上內(nèi)容僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其保護(hù)范圍進(jìn)行限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的相關(guān)修改或等同替換，均不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的有效范圍。