背景技術

我國的大量學者和科研人員一直致力于煤礦哇思災害防治的研究，各類研究表明了煤礦哇思抽采效率低和哇思災變是由我國地質條件和煤層沉積效應等多因素共同造成。大多數研究者依托于數值模擬軟件開展研究，無法通過實驗測出結果。為了滿足實驗需要，目前國內外學者研發了多種的設備，但這些設備在實際使用中，一方面設備功能和結構單一，僅能滿足特性實驗監測需要，導致設備的靈活性、通用性受到較大的影響；另一方面無法對實際環境進行模擬仿真，導致實驗結果存在較大的誤差，難以有效滿足實際使用的需要。目前現有的實驗手段均不能很好地模擬深部多物理場耦合條件下高亞氣體爆破煤體裂隙發育過程。

因此，需迫切的設計研發一種功能性全、靈活性較好的多物理場耦合條件下高亞氣體爆破測試實驗裝置及方法，以滿足實際使用的需要。

內容

為了解決現有技術上的不足，本提供一種多物理場耦合高亞氣體爆破系統及使用方法。

一種多物理場耦合高亞氣體爆破系統，其特征在于：所述的多物理場耦合高亞氣體爆破系統包括高亞氣體制作系統、多物理場耦合系統及測試分析系統，所述多物理場耦合系統通過與高亞氣體制作系統通過高亞氣管連通，所述測試分析系統分別與高亞氣體制作系統、多物理場耦合系統電氣連接，所述的高亞氣體制作系統是提供高亞氣體動力源，為后續實驗提供氣體動力；所述多場耦合系統是基于實驗室模擬深部礦山高地應力、高溫等多重環境；所述測試分析系統一方面是監測模擬環境的參數變化，另一方面是獲取實驗數據，然后通過數據處理終端做數據分析處理。

進一步的，所述的高亞氣體制作系統包括空氣壓縮機、空氣增壓泵、壓力釜、氣體流量計、數控表、高亞電磁閥、高亞氣管和控制閥門，其中所述空氣壓縮機通過高亞氣管與空氣增壓泵連通，所述壓力釜設一個進氣口、至少一個排氣口，其中所述的進氣口通過高亞氣管與空氣增壓泵連通，所述排氣口通道高亞氣管與多物理場耦合系統連通，每個壓力釜均與至少一個多物理場耦合系統連通，且多物理場耦合系統為多個時，各多物理場耦合系統間相互并聯，所述進氣口、排氣口與高亞氣管間通過控制閥門連通，其中與多物理場耦合系統連通的高亞氣管設一個高亞電磁閥，且高亞電磁閥兩端對應位置的高亞氣管上分別設一個氣體流量計、數控表，所述括空氣壓縮機、空氣增壓泵、氣體流量計、數控表、高亞電磁閥和控制閥門均與測試分析系統電氣連接。

進一步的，多物理場耦合系統包括承載箱板、隔熱裝置、連接阻尼器、致裂管、液壓囊袋、加熱機構、應力傳感器、聲發射監測裝置、溫度傳感器、液壓站、PVDF傳感器及監控攝像頭，所述承載箱板共六個，各承載箱板間通過連接阻尼器連接并構成長方體閉合腔體結構的實驗腔，所述承載箱板內表面均與一個隔熱裝置連接并同軸分布，所述隔熱裝置為橫斷面呈矩形得板狀結構，且隔熱裝置面積為承載箱板內表面50%—90%，所述隔熱裝置內表面另設至少兩個環繞其軸線均布的加熱機構，所述加熱機構間相互并聯，所述應力傳感器、聲發射監測裝置及溫度傳感器均嵌于隔熱裝置內表面，其中應力傳感器與隔熱裝置同軸分布，所述聲發射監測裝置及溫度傳感器均至少兩個，環繞應力傳感器軸線分布，所述液壓囊袋嵌于實驗腔內并為實驗腔同心分布的閉合腔體結構，并與實驗腔對應各隔熱裝置連接，所述液壓囊袋通過導流管與液壓站連通，且液壓站位于實驗腔外，所述液壓囊袋上端面處設致裂管，所述致裂管與實驗腔同軸分布且其上端面位于實驗腔外，并與高亞氣體制作系統的高亞氣管連通，下端面位于液壓囊袋內，所述監控攝像頭至少一個并位于液壓囊袋內，所述PVDF傳感器至少一個，位于致裂管內沿致裂管軸線方向分布并與致裂管內側面連接，所述加熱機構、應力傳感器、聲發射監測裝置、溫度傳感器、液壓站、PVDF傳感器均與測試分析系統電氣連接。

 [0016] 本系統結構集成化程度及智能化程度高，適用于1000?2000 m深部礦山高地應力、高溫等條件下高亞氣體爆破煤巖體應力擾動及損傷演化規律等問題的研究,一方面可有效滿足多種不規則形狀的試樣在實驗室內模擬多物理場耦合條件進行仿真實驗，從而發揮了本系統運行的靈活性和通用性；另一方面在高亞氣體爆破過程中，測試系統能夠精確高效全面的獲取應力、損傷、試件破壞形變等實驗數據，同時也可有效的克服高亞氣體爆破實驗時產生的高亞氣體爆破振動造成的傷害，集大的提高了多物理場耦合條件下高亞氣體爆破的安全性和可靠性。