本發(fā)明涉及介質損傷力學和沖擊動力學研究領域，尤其是涉及一種煤巖爆炸沖擊損傷測試方法及裝置。

背景技術：

隨著煤礦開采深度的增加，千米深井也在不斷涌現(xiàn)，伴隨而來的是開采條件的進一步復雜化，如礦井地應力和瓦斯壓力增大、瓦斯含量增高；相應地，沖擊地壓、煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸等災害問題也呈上升趨勢，且破壞程度也愈來愈嚴重。

當煤巖體中的壓力超過煤巖體本身的強度極限時，會導致積聚的能量突然釋放，在井巷內發(fā)生強沖擊效應，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)高強度沖擊、瞬態(tài)性特點。傳統(tǒng)的靜態(tài)、準動態(tài)等實驗方式和測量手段很難真實、全面地反應瞬間、強動力沖擊效應帶來的損傷效果，因此，為了更真實有效地反應煤巖在沖擊地壓、瓦斯爆炸等動力沖擊作用下的損傷情況，有必要發(fā)明一種既能體現(xiàn)強動力瞬間沖擊作用又能精確有效量測損傷效應的測試方法和裝置，為研究煤巖在各種沖擊動力作用下的損傷特性研究提供支持，為防范沖擊動力事故或降低相關事故后果嚴重性提供依據(jù)。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有的技術問題，本發(fā)明提供了一種煤巖爆炸沖擊損傷測試方法及裝置，通過對爆炸沖擊、位移變化切割磁力線和數(shù)字圖像采集分析的設計，可以精確量化研究煤巖介質在爆炸沖擊作用下的損傷特性。

本發(fā)明采用的技術方案為：

一種煤巖爆炸沖擊損傷測試方法，其具體步驟包括：

1)將測量導線置于試件內，制作試件，并將連接測量導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；

3)將炸藥腔、固定支架和沖擊樁放置好后，開啟鎖緊法蘭，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，屏蔽線與測量儀連接；架設好數(shù)字散斑儀，并通過數(shù)據(jù)線連接于計算機；

5)檢查各連接的完好情況，接通電源，打開測量儀、數(shù)字散斑儀和計算機；

6)操作點火器進行點火，通過雷管引爆炸藥，爆炸沖擊作用通過沖擊樁傳遞給試件；

7)測量儀記錄測量導線切割線圈形成磁力線的數(shù)據(jù)信息，計算機記錄數(shù)字散斑儀測得的數(shù)據(jù)信息，通過反演分析和數(shù)字圖像處理，得到試件在爆炸沖擊作用下的損傷特性。

一種實現(xiàn)煤巖爆炸沖擊損傷測試方法的裝置，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，點火器，線圈套，線圈，電源，測量導線，屏蔽線，測量儀，數(shù)字散斑儀，數(shù)據(jù)線，計算機；所述炸藥腔通過固定支架固定，炸藥腔頂部設有母線進出孔；所述沖擊樁位于炸藥腔下部，且沖擊樁進入炸藥腔；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，通過開啟鎖緊法蘭放置炸藥和雷管于炸藥腔內；所述點火器通過母線與雷管相連；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；所述測量導線置于試件內；所述屏蔽線接于測量導線兩端，并連接測量儀，測量儀用以記錄測量導線切割磁力線信息；所述數(shù)字散斑儀通過數(shù)據(jù)線連接計算機。

進一步，所述屏蔽線由導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，通過本發(fā)明可以更加真實地再現(xiàn)沖擊地壓、煤與瓦斯突出及瓦斯爆炸等強沖擊產(chǎn)生的破壞損傷效應；同時通過數(shù)字散斑技術以及利用切割磁力線進行反演出應力應變關系，更加精確量化地研究了煤巖介質在爆炸沖擊作用下的損傷特性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一的結構示意圖。

圖2為線圈套與試件位置關系圖。

圖3為本發(fā)明實施例二的結構示意圖。

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-點火器，10-線圈套，11-線圈，12-電源，13-測量導線，14-屏蔽線，15-測量儀，16-數(shù)字散斑儀，17-數(shù)據(jù)線，18-計算機。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步闡述。

如圖1所示為本發(fā)明實施例一的結構示意圖，一種煤巖爆炸沖擊損傷測試方法的裝置，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，點火器9，線圈套10，線圈11，電源12，測量導線13，屏蔽線14，測量儀15，數(shù)字散斑儀16，數(shù)據(jù)線17，計算機18；炸藥腔1通過固定支架2固定，炸藥腔1頂部設有母線8進出孔；沖擊樁3位于炸藥腔1下部，且沖擊樁3進入炸藥腔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，通過開啟鎖緊法蘭5放置炸藥6和雷管7于炸藥腔1內；點火器9通過母線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；測量導線13置于試件4內；屏蔽線14由導線和由非磁性材料制成的屏蔽層組成，其從測量導線13兩端引出，連接于測量儀15；測量儀15用以記錄測量導線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，其通過數(shù)據(jù)線17連接于計算機18。

如圖3所示為本發(fā)明實施例二的結構示意圖，其與實施例一基本相同，唯一區(qū)別在于，為了考察尺寸效應，實施例二的試件4尺寸比實施例一的大，相應地，沖擊樁3在實施例一基礎上外接了擴散型部分與試件尺寸對應，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試方法，其包括：

1)將測量導線13置于試件4內，制作試件4，并將連接測量導線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；

3)將炸藥腔1、固定支架2和沖擊樁3放置好后，開啟鎖緊法蘭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與測量儀15連接；架設好數(shù)字散斑儀16，并通過數(shù)據(jù)線17連接于計算機18；

5)檢查各連接的完好情況，接通電源12，打開測量儀15、數(shù)字散斑儀16和計算機18；

6)操作點火器9進行點火，通過雷管7引爆炸藥6，爆炸沖擊作用通過沖擊樁3傳遞給試件4；

7)測量儀15記錄測量導線13切割線圈11形成磁力線的數(shù)據(jù)信息，計算機18記錄數(shù)字散斑儀16測得的數(shù)據(jù)信息，通過反演分析和數(shù)字圖像處理，得到試件4在爆炸沖擊作用下的損傷特性。

最后應當說明的是，以上內容僅用于說明本發(fā)明的技術方案，而非對其保護范圍進行限制，本領域技術人員對本發(fā)明進行的相關修改或等同替換，均不脫離本發(fā)明技術方案的有效范圍。