一种瞬态高压气动力冲击破坏煤岩微结构试验装置及使用方法

1.本发明涉及一种瞬态高压气动力冲击破坏煤岩微结构试验装置及使用方法，属于气体致裂技术领域。


背景技术：

2.气体致裂技术作为一种较为新型的物理爆破致裂技术，在煤层致裂增透、页岩气增产、岩石开挖等领域中的应用越来越广泛。该技术利用瞬态高压气体释放时的气动力冲击作用致裂目标，与传统的炸药爆破致裂方式相比，气体致裂技术具有安全性高、冲击扰动小、致裂效果好等特点。
3.关于气体致裂对不同类型煤岩的增透、增产等效果以及对所冲击煤岩试块裂纹扩展规律等宏观物理特征的研究均已取得了大量的研究成果。但是对于瞬态高压气体的冲击作用所导致的目标试样微结构（孔隙结构为主）的破坏规律以及破坏机理等研究较为匮乏，而这类研究却又对揭示瞬态高压气动力增透微观机理具有重要意义。
4.目前普遍存在的瞬态高压气动力冲击致裂试验装置所冲击对象普遍为块状试样，主要用来研究冲击后试块的宏观物理特征变化规律，虽然也能对冲击过后的试块进行细化处理进而研究其微裂隙的变化，但由于瞬态高压气动力的冲击作用对于煤岩试样微结构的破坏一般存在于微纳米级别，因此相较于冲击粒径较小的粉状或颗粒状试样，其作用效果欠缺且工作量大。基于此，研发一种适用于粉状或颗粒状试样的瞬态高压气动力冲击致裂装置具有较高的实用价值。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供一种瞬态高压气动力冲击破坏煤岩微结构试验装置，能够实现在瞬态高压气体对煤岩试样微结构的冲击破坏，为后续研究冲击作用对试样微结构破坏的规律、机理等工作提供实验支撑，同时可实现对致裂冲击过程中气体温度和压力的实时精确监测，进而分析不同情况下致裂效果与致裂能量关系，为实现瞬态高压气动力冲击致裂技术的精准致裂、高效致裂等目标提供实验研究基础。
6.同时，本发明提供一种瞬态高压气动力冲击破坏煤岩微结构试验装置的使用方法，该法安全、可靠性高、易操作。
7.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种瞬态高压气动力冲击破坏煤岩微结构试验装置，包括呈筒状的气动力冲击釜；第一上端盖和第一下端盖分别活动连接于所述气动力冲击釜的上下两端；所述气动力冲击釜的侧壁中部设置有第一温度传感器；所述气动力冲击釜内部设置有致裂管，第二上端盖和第二下端盖分别活动连接于所述致裂管的上下两端；所述第二上端盖通过第一导线连接悬空于所述致裂管内部的激发件；所述第二上端盖上还设置有第二温度传感器；所述第二下端盖连接第一注气管的内段，
所述第一注气管向外穿过第一下端盖后通过三通接头分别与压力传感器和高压针阀相连，所述高压针阀与注气装置相连；所述致裂管的管体外壁中部通过切削获得薄弱部；所述气动力冲击釜的内壁与所述致裂管的外壁之间设置有上段限制环和下段限制环，所述薄弱部的外壁、所述气动力冲击釜的内壁、所述上段限制环的下表面和所述下段限制环的上表面之间围成用于压实粉状或颗粒状煤岩试样的空间；所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述压力传感器均与数据采集仪相连，所述数据采集仪与计算机相连；所述第一导线与激发装置相连。
8.进一步地，所述第一导线包括带绝缘层的单芯铜导线。
9.进一步地，所述注气装置、第一温度传感器、第二温度传感器、压力传感器、数据采集仪和计算机均与电源相连。
10.进一步地，所述气动力冲击釜材料为耐高压不锈钢。
11.进一步地，所述致裂管的管体由无缝钢管加工制成。
12.进一步地，所述激发件由聚能剂和点火头组成；所述点火头埋于聚能剂中心，所述点火头与所述第一导线相连。
13.进一步地，所述第一注气管为不锈钢气管；所述上段限制环和下段限制环的材质均为铁。
14.一种瞬态高压气动力冲击破坏煤岩微结构试验装置，包括呈筒状的气动力冲击釜；所述气动力冲击釜的上下两端均为第一连接端；所述第一连接端的内壁与所述气动力冲击釜的内壁形成一级阶梯状；所述第一连接端的内径大于所述气动力冲击釜中部的内径；所述第一连接端上设置有螺纹；第一上端盖和第一下端盖分别螺纹连接于所述气动力冲击釜的上下两端；所述第一上端盖和第一下端盖均为阶梯状的圆台型，所述第一上端盖包括一体连接的、位于上端的一级圆台和位于下端的二级圆台；所述一级圆台的直径小于二级圆台的直径，所述二级圆台与所述第一连接端螺纹连接，位于所述二级圆台下方的所述第一连接端与注塑密封盖相连；所述注塑密封盖中心贯穿埋入四根第二导线；所述第一下端盖包括一体连接的、位于上端的、与所述气动力冲击釜的内壁相接触的三级圆台和位于下端的、与所述第一连接端螺纹连接的四级圆台；所述三级圆台的外壁上设置有第一环形凹槽，所述第一环形凹槽内设置有第一密封件；所述第一上端盖上贯穿有导线引出孔；所述第一下端盖上从上到下设置有相连通的第一注气管孔和第一螺纹孔；所述气动力冲击釜的侧壁设置有第一温度传感器接口；所述第一温度传感器接口内设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器与数据采集仪相连，所述数据采集仪与计算机相连；
所述气动力冲击釜内部设置有呈筒状的致裂管；所述致裂管上下两端均为第二连接端；所述第二连接端上设置有螺纹；所述第二连接端的内壁与所述致裂管的内壁形成一级阶梯状；所述第二连接端的内径大于所述致裂管中部的内径；第二上端盖和第二下端盖分别螺纹连接于所述致裂管的上下两端；所述第二上端盖和第二下端盖均为阶梯状的圆台型，所述第二上端盖包括一体连接的、位于上端的、与所述第二连接端螺纹连接的五级圆台和位于下端的、与所述致裂管的内壁相接触的六级圆台；所述第二下端盖包括一体连接的、位于上端的、与所述致裂管的内壁相接触的七级圆台和位于下端的、与所述第二连接端螺纹连接的八级圆台；所述六级圆台和所述七级圆台的外壁上分别设置有第二环形凹槽和第三环形凹槽，所述第二环形凹槽和所述第三环形凹槽内分别设置有第二密封件和第三密封件；所述致裂管的管体外壁中部通过切削获得薄弱部；所述第二上端盖下部对称开两个用于穿过第一导线的导线孔，两所述导线孔分别向上延伸开有第二螺纹孔和第三螺纹孔；所述第二上端盖中心贯穿有第二温度传感器接口；所述第二温度传感器接口内设置有第二温度传感器；所述第二下端盖中心上部开有第二注气管孔，所述第二下端盖中心下部开有第四螺纹孔，所述第二注气管孔和所述第四螺纹孔相连通；所述致裂管内部设置有激发件；所述激发件由聚能剂和点火头组成；所述第一导线与所述点火头相连后贯穿所述第二上端盖与注塑密封盖上的第二导线相连，所述第二导线还与第二温度传感器的引线相连；所述第二导线的上端穿出导线引出孔并分别连接激发装置和数据采集仪；所述注塑密封盖为阶梯状的圆台型，所述注塑密封盖包括一体连接的、位于上端的、与所述第一连接端相接触的九级圆台和位于下端的、与所述气动力冲击釜的内壁相接触的十级圆台，所述十级圆台的外壁上设置有第四环形凹槽，所述第四环形凹槽内设置有第四密封件；所述第一螺纹孔、第二螺纹孔、第三螺纹孔和第四螺纹孔内均设置有密封垫片；所述第一螺纹孔、第二螺纹孔、第三螺纹孔和第四螺纹孔出口处均设置有密封螺栓；所述密封垫片和所述密封螺栓上均设置有轴向贯穿孔；第一注气管依次贯穿所述第一下端盖和所述第二下端盖并开口于所述致裂管的内部；三通接头一头连接从所述气动力冲击釜引出的第一注气管的外端；一头通过第二注气管连接压力传感器；一头通过第三注气管与高压针阀的一端口连接，所述高压针阀的另一端口通过第四注气管接到注气装置；所述气动力冲击釜的内壁与所述致裂管的外壁之间设置有上段限制环和下段限
制环，所述薄弱部的外壁、所述气动力冲击釜的内壁、所述上段限制环的下表面和所述下段限制环的上表面之间围成用于压实粉状或颗粒状煤岩试样的空间。
15.进一步地，所述第一导线包括带绝缘层的单芯铜导线；所述第二导线包括漆包铜导线；所述注气装置、第一温度传感器、第二温度传感器、压力传感器、数据采集仪和计算机均与电源相连；所述上段限制环和下段限制环的材质均为铁；所述第一密封件、第二密封件、第三密封件和第四密封件均为o型密封圈。
16.一种瞬态高压气动力冲击破坏煤岩微结构试验装置的使用方法，包括如下步骤：步骤1：将气动力冲击釜的第一下端盖拧紧；将气动力冲击釜竖直固定，且保持其上下悬空；将第一温度传感器固定在第一温度传感器接口；步骤2：将第二温度传感器固定在第二温度传感器接口；取用两根第一导线，分别通过密封垫片和密封螺栓将其穿过并固定在致裂管的第二上端盖的导线孔上；将从第二上端盖下表面引出的第一导线连接激发件；将第二温度传感器的两根引线向上引出；将第二上端盖拧紧于致裂管的上管口；步骤3：截取一段第一注气管，通过密封垫片和密封螺栓将其穿过并固定在第二下端盖上；将第二下端盖拧紧于致裂管的下管口；步骤4：将致裂管通过气动力冲击釜上端开口放入，同时使第二下端盖中固定的第一注气管穿过第一下端盖中心的第一注气管孔并引出；保持致裂管位于气动力冲击釜的底部中心；放入下段限制环；利用密封垫片和密封螺栓将第一注气管固定于第一下端盖；步骤5：在致裂管的薄弱部周围加入预先准备好的煤岩试样，直至试样平齐于薄弱部顶端；放入上段限制环并压实试样；步骤6：将第二温度传感器上端引出的导线按对应关系分别与注塑密封盖下表面引出的四根第二导线相连；将注塑密封盖放入；步骤7：拧紧第一上端盖，同时将注塑密封盖上表面伸出的第二导线从其导线引出孔引出并于外部导线相连；将外部导线分别连接至激发装置和数据采集仪；步骤8：将第二注气管外端与三通接头相连接；将压力传感器通过第二注气管与三通接头相连接，同时将压力传感器连接至数据采集仪，将数据采集仪连接至计算机；取用一只高压针阀，其一端通过第三注气管与三通接头相连接，另一端与注气装置相连接；步骤9：打开计算机实时监测致裂管内压力情况；打开高压针阀向致裂管内注入试验气体；待致裂管内气体压力达到预定值后关闭高压针阀，观察致裂管内压力是否保持稳定；在致裂管内压力稳定的情况下通过位于外部的激发装置点燃激发件，致裂管破裂。
17.本发明具有以下有益效果：（1）本发明试验装置各组件结构简单、制作成本低、组装及拆卸便捷，系统原理简明易懂，良好的密封系统以及对致裂管致裂区域和试样分布区域的限制确保了试验测试数据和所得试样的可靠性，试验完毕后除激发件、致裂管以及密封垫片外其余组件均可重复使用，有效降低单次试验成本。
18.（2）温度传感器的设置，可在试验过程中实时监测致裂管内部和试样的温度变化情况，压力传感器的设置能够实现对致裂前致裂管内部和致裂后气动力冲击釜内部气体压力的实时动态监测，与温度传感器测试数据相结合，一方面可实现对致裂前后气体温度和压力的实时精确监测，另一方面还能够通过对数据的深入分析获得不同冲击压力下的不同
致裂效果，进而得到不同煤岩硬度、不同孔隙特征等参数下的最佳致裂压力，更进一步地，为实现精准、高效致裂提供实验研究基础。
19.（3）可依据实验需求在保持其余组件各参数不变的情况下通过调整致裂管薄弱部的厚度或者气体注入压力抑或聚能剂药量的方式实现控制变量，用以得到不同致裂条件下煤岩微结构不同破坏程度的试样，调整方式简便易行，有利于后续深入研究。
附图说明
20.图1为本发明中试验装置的系统结构示意图；图2 为本发明的结构示意图；图3为本发明中气动力冲击釜的结构示意图；图4为本发明中致裂管的结构示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例1如图1所示，一种瞬态高压气动力冲击破坏煤岩微结构试验装置，包括气动力冲击釜1、致裂管2、激发件3、第一注气管4、三通接头5、高压针阀6、第一温度传感器9、第二温度传感器10、压力传感器7、下段限制环8、上段限制环11、注塑密封盖12和密封件。
23.如图1所示，气动力冲击釜1内部设置有致裂管2，致裂管2内部设置有激发件3，激发件3通过第一导线13与激发装置相连，本实施例中，激发装置为起爆器，致裂管2内部通过第一注气管4连通有三通接头5，三通接头5还分别与高压针阀6和压力传感器7相连，高压针阀6与注气装置相连，注气装置可以注入空气、液氮或者co2。
24.气动力冲击釜1的侧壁上设置有第一温度传感器9，所述致裂管2的顶端设置有第二温度传感器10，第一温度传感器9、第二温度传感器10和压力传感器7分别与数据采集仪相连，数据采集仪与计算机相连。
25.致裂管2的管体外壁中部通过切削获得薄弱部2-8；气动力冲击釜1的内壁与致裂管2的外壁之间设置有上段限制环11和下段限制环8，薄弱部2-8的外壁、气动力冲击釜1的内壁、上段限制环11的下表面和下段限制环8的上表面之间围成用于压实粉状或颗粒状煤岩试样的空间。
26.气动力冲击釜1的外壁通过支架实现悬空固定。
27.气动力冲击釜1材料为不锈钢，外径110mm、壁厚15mm、高220mm。
28.致裂管2管体由外径48mm、壁厚3mm、高100mm的无缝钢管加工制成，材质为20钢。
29.激发件3由聚能剂和点火头组成，聚能剂量为4g，点火头与第一导线13相连。第一导线13优选为带绝缘层的单芯铜导线。
30.第一注气管4为外径3mm的不锈钢气管。
31.上段限制环11和下段限制环8内径均为48.5mm，外径均为79.5mm，上段限制环11高
度为45mm，下段限制环8高度为35mm。上段限制环11和下段限制环8的材质均优选为铁。
32.实施例2如图2所示，一种瞬态高压气动力冲击破坏煤岩微结构试验装置，包括气动力冲击釜1、致裂管2、激发件3、第一注气管4、三通接头5、高压针阀6、第一温度传感器9、第二温度传感器10、压力传感器7、下段限制环8、上段限制环11、注塑密封盖12和密封件。
33.如图3所示，气动力冲击釜1材料为不锈钢，外径110mm、壁厚15mm、高220mm，与其第一上端盖1-1、第一下端盖1-2通过螺纹连接；第一上端盖1-1上的、位于中心的导线引出孔1-6直径为10mm；第一下端盖1-2中心上部的第一注气管孔1-7直径为3mm，中心下部开第一螺纹孔1-4，第一注气管孔1-7和第一螺纹孔1-4连通且轴线重合；第一下端盖1-2非螺纹部分的直径为70mm，其上第一环形凹槽1-5的槽宽为2.4mm，槽深为1.8mm；气动力冲击釜1侧壁设置第一温度传感器接口1-3，尺寸适应于第一温度传感器9，具体设置在气动力冲击釜1侧壁垂直方向中心。
34.如图4所示，致裂管2管体由外径48mm、壁厚3mm、高100mm的无缝钢管加工制成，材质为20钢；与其第二上端盖2-1、第二下端盖2-2通过螺纹连接；致裂管2管体外壁通过切削获得壁厚为1.5mm、高度为5mm的薄弱部2-8，距离上下端口均为25mm；第二上端盖2-1下部对称开两个用于穿过带绝缘层的单芯铜导线（即第一导线13）的导线孔2-10，导线孔2-10的孔径与单芯铜导线直径相同且均为3mm；两导线孔2-10向上延伸开两个螺纹孔（即第二螺纹孔2-4和第三螺纹孔2-5），分别对应连通且轴线重合；第二上端盖2-1中心设置第二温度传感器接口2-9，尺寸适应于第二温度传感器10；第二下端盖2-2中心上部第二注气管孔2-11直径为3mm，中心下部开第四螺纹孔2-3，第二注气管孔2-11和第四螺纹孔2-3连通且轴线重合；第二上端盖2-1和第二下端盖2-2非螺纹部分的直径与致裂管2内径相同，为42mm，其上第二环形凹槽2-6和第三环形凹槽2-7的槽宽为2.4mm，槽深为1.8mm。
35.如图2所示，激发件3由聚能剂和点火头组成，聚能剂量为4g，点火头与单芯铜导线相连。第一注气管4为外径3mm的不锈钢气管。三通接头5一头连接从气动力冲击釜1引出的第一注气管4的外端；一头通过第二注气管连接压力传感器7；一头通过第三注气管与高压针阀6连接，高压针阀6的另一端口通过第四注气管接到注气装置。第一温度传感器9和第二温度传感器10以及压力传感器7均为高精度、高采样率传感器。上段限制环11和下段限制环8内径均为48.5mm，外径均为79.5mm，上段限制环11高度为45mm，下段限制环8高度为35mm。注塑密封盖12采用硬质密实不透气注塑材料，中心贯穿埋入四根漆包铜导线（即第二导线17）；第二导线17下端分别与单芯铜导线和第二温度传感器10的引线相连，上端引出并与外部导线相连，进而分别连接激发装置和数据采集仪；注塑密封盖12上半段直径与气动力冲击釜1的第一上端盖1-1外径相同，其上无螺纹，下半段直径为70mm，其上开有第四环形凹槽18，槽宽和槽深分别为2.4mm和1.8mm。密封件包括o型密封圈、密封垫片14、15和16以及密封螺栓19、20和21；密封圈尺寸分别与对应环形凹槽尺寸相适应；密封螺栓19、20和21中心均设有直径为3mm的轴向贯穿孔；密封垫片14、15和16材料均为聚四氟乙烯。
36.实施例3如图1~图4所示，一种瞬态高压气动力冲击破坏煤岩微结构试验装置，包括呈筒状的气动力冲击釜1；气动力冲击釜1的上下两端均为第一连接端；第一连接端的内壁与气动力冲击釜1的内壁形成一级阶梯状；第一连接端的内径大于气动力冲击釜1中部的内径；第
一连接端上设置有螺纹；第一上端盖1-1和第一下端盖1-2分别螺纹连接于气动力冲击釜1的上下两端；第一上端盖1-1和第一下端盖1-2均为阶梯状的圆台型，第一上端盖1-1包括一体连接的、位于上端的一级圆台和位于下端的二级圆台；一级圆台的直径小于二级圆台的直径，二级圆台与所述第一连接端螺纹连接，位于二级圆台下方的第一连接端与注塑密封盖12相连；注塑密封盖12中心贯穿埋入四根第二导线17；第一下端盖1-2包括一体连接的、位于上端的、与气动力冲击釜1的内壁相接触的三级圆台和位于下端的、与第一连接端螺纹连接的四级圆台；三级圆台的外壁上设置有第一环形凹槽1-5，第一环形凹槽1-5内设置有第一密封件；第一上端盖1-1上贯穿有导线引出孔1-6；第一下端盖1-2上从上到下设置有相连通的第一注气管孔1-7和第一螺纹孔1-4；气动力冲击釜1的侧壁设置有第一温度传感器接口1-3；第一温度传感器接口1-3内设置有第一温度传感器9，第一温度传感器9与数据采集仪相连，数据采集仪与计算机相连。
37.气动力冲击釜1内部设置有呈筒状的致裂管2；致裂管2上下两端均为第二连接端；第二连接端上设置有螺纹；第二连接端的内壁与致裂管2的内壁形成一级阶梯状；第二连接端的内径大于致裂管2中部的内径；第二上端盖2-1和第二下端盖2-2分别螺纹连接于致裂管2的上下两端；第二上端盖2-1和第二下端盖2-2均为阶梯状的圆台型，第二上端盖2-1包括一体连接的、位于上端的、与第二连接端螺纹连接的五级圆台和位于下端的、与致裂管2的内壁相接触的六级圆台； 第二下端盖2-2包括一体连接的、位于上端的、与致裂管2的内壁相接触的七级圆台和位于下端的、与第二连接端螺纹连接的八级圆台；六级圆台和七级圆台的外壁上分别设置有第二环形凹槽2-6和第三环形凹槽2-7，第二环形凹槽2-6和所述第三环形凹槽2-7内分别设置有第二密封件和第三密封件；致裂管2的管体外壁中部通过切削获得薄弱部2-8，薄弱部2-8壁厚根据试验需求确定；第二上端盖2-1下部对称开两个用于穿过第一导线13的导线孔2-10，两导线孔2-10分别向上延伸开有第二螺纹孔2-4和第三螺纹孔2-5；第二上端盖2-1中心贯穿有第二温度传感器接口2-9；第二温度传感器接口2-9内设置有第二温度传感器10；第二下端盖2-2中心上部开有第二注气管孔2-11，第二下端盖2-2中心下部开有第四螺纹孔2-3，第二注气管孔2-11和第四螺纹孔2-3相连通。
38.致裂管2内部设置有激发件3；激发件3由聚能剂和点火头组成；第一导线13与所述点火头相连后贯穿所述第二上端盖2-1与注塑密封盖12上的第二导线17相连，第二导线17还与第二温度传感器10的引线相连；第二导线17的上端穿出导线引出孔1-6并分别连接激发装置和数据采集仪。
39.注塑密封盖12为阶梯状的圆台型，注塑密封盖12包括一体连接的、位于上端的、与第一连接端相接触的九级圆台和位于下端的、与气动力冲击釜1的内壁相接触的十级圆台，十级圆台的外壁上设置有第四环形凹槽18，所述第四环形凹槽18内设置有第四密封件。
40.第一螺纹孔1-4、第二螺纹孔2-4、第三螺纹孔2-5和第四螺纹孔2-3内均设置有密封垫片16,14,14,15。第一螺纹孔1-4、第二螺纹孔2-4、第三螺纹孔2-5和第四螺纹孔2-3出口处均设置有密封螺栓21,19,19,20；第一密封件~第四密封件均为o型密封圈，o型密封圈的材质优选为橡胶，o型密封圈尺寸分别与对应环形凹槽尺寸相适应；密封螺栓19、20和21中心均设有直径为3mm的轴向贯穿孔分别用以穿过第一注气管4和带绝缘层的单芯铜导线，孔径分别与二者外径相同；密封垫片14、15和16材料均为聚四氟乙烯；密封垫片配合密封螺
栓使用，在密封螺栓的挤压下变形填充缝隙进而达到密封效果。
41.第一注气管4依次贯穿第一下端盖1-2和第二下端盖2-2并开口于致裂管2的内部；三通接头5一头连接从气动力冲击釜1引出的第一注气管4的外端；一头通过第二注气管连接压力传感器7；一头通过第三注气管与高压针阀6的一端口连接，高压针阀6的另一端口通过第四注气管接到注气装置。
42.气动力冲击釜1的内壁与致裂管2的外壁之间设置有上段限制环11和下段限制环8，薄弱部2-8的外壁、气动力冲击釜1的内壁、上段限制环11的下表面和下段限制环8的上表面之间围成用于压实粉状或颗粒状煤岩试样的空间。
43.第一导线13优选为带绝缘层的单芯铜导线；第二导线17优选为漆包铜导线；注气装置、第一温度传感器9、第二温度传感器10、压力传感器7、数据采集仪和计算机均与电源相连。
44.激发装置是锂电高能起爆器，充电式，自带内部电源。
45.上段限制环11和下段限制环8的材质均优选为铁。
46.气动力冲击釜1材料为不锈钢，外径110mm、壁厚15mm、高220mm；第一上端盖1-1上的、位于中心的导线引出孔1-6直径为10mm；第一下端盖1-2中心上部的第一注气管孔1-7直径为3mm，中心下部开第一螺纹孔1-4，第一注气管孔1-7和第一螺纹孔1-4连通且轴线重合；第一下端盖1-2非螺纹部分的直径为70mm，其上第一环形凹槽1-5的槽宽为2.4mm，槽深为1.8mm；气动力冲击釜1侧壁设置第一温度传感器接口1-3，尺寸适应于第一温度传感器9，具体设置在气动力冲击釜1侧壁垂直方向中心。
47.致裂管2管体由外径48mm、壁厚3mm、高100mm的无缝钢管加工制成，材质为20钢；致裂管2管体外壁通过切削获得壁厚为1.5mm、高度为5mm的薄弱部2-8，距离上下端口均为25mm；第二上端盖2-1下部对称开两个用于穿过带绝缘层的单芯铜导线的导线孔2-10，导线孔2-10的孔径与单芯铜导线直径相同且均为3mm；两导线孔2-10向上延伸开两个螺纹孔，分别对应连通且轴线重合；第二上端盖2-1中心设置第二温度传感器接口2-9，尺寸适应于第二温度传感器10；第二下端盖2-2中心上部第二注气管孔2-11直径为3mm，中心下部开第四螺纹孔2-3，第二注气管孔2-11和第四螺纹孔2-3连通且轴线重合；第二上端盖2-1和第二下端盖2-2非螺纹部分的直径与致裂管2内径相同，为42mm，其上环形第二环形凹槽2-6和第三环形凹槽2-7的槽宽为2.4mm，槽深为1.8mm。
48.激发件3由聚能剂和点火头组成，聚能剂量为4g，点火头埋于聚能剂中心，点火头与单芯铜导线相连，单芯铜导线继续向上与注塑密封盖12中预先埋入的第二导线17中的其中两根相连并经由气动力冲击釜1的导线引出孔1-6引出，与外部的激发装置相连组成激发系统。第一注气管4为外径3mm的不锈钢气管，尺寸依据试验要求确定。第一温度传感器9和第二温度传感器10以及压力传感器7均为高精度、高采样率传感器。上段限制环11和下段限制环8内径均为48.5mm，外径均为79.5mm，上段限制环11高度为45mm，下段限制环8高度为35mm。注塑密封盖12采用硬质密实不透气注塑材料，中心贯穿埋入四根漆包铜导线；注塑密封盖12上半段直径与气动力冲击釜1的第一上端盖1-1外径相同，其上无螺纹，下半段直径为70mm，其上开有第四环形凹槽18，槽宽和槽深分别为2.4mm和1.8mm。
49.本实施例中的螺纹孔用以设置密封垫片和密封螺栓。环形凹槽的槽宽和槽深也可以根据试验需求确定。所述限制铁环上下两段内外径相同，其外径小于气动力冲击釜1内径
0.5mm，内径大于致裂管2外径0.5mm；上段限制环11高度为致裂管薄弱部2-8顶端至注塑密封盖12下表面之间垂直距离，下段限制环8高度为致裂管薄弱部2-8底端至第一下端盖1-2上表面之间垂直距离；限制环用以将试样限制在致裂管薄弱部2-8区域，提高致裂冲击效果和目标试样产出率。
50.实施例4一种瞬态高压气动力冲击破坏煤岩微结构试验装置的使用方法，包括如下步骤：步骤1：将气动力冲击釜1的第一下端盖1-2拧紧；将气动力冲击釜1竖直固定，且保持其上下悬空；将第一温度传感器9固定在第一温度传感器接口1-3；步骤2：将第二温度传感器10固定在第二温度传感器接口2-9；取用两根第一导线13，分别通过密封垫片和密封螺栓将其穿过并固定在致裂管2的第二上端盖2-1上；将从第二上端盖2-1下表面引出的第一导线13修剪至合适长度后连接激发件3；将第二温度传感器10上端引出的导线修剪至合适长度；将第二上端盖2-1拧紧于致裂管2的上管口；步骤3：截取一段合适长度的第一注气管4，通过密封垫片和密封螺栓将其穿过并固定在第二下端盖2-2上；将第二下端盖2-2拧紧于致裂管2的下管口；步骤4：将致裂管2通过气动力冲击釜1上端开口放入，同时使第二下端盖2-2中固定的第一注气管4穿过第一下端盖1-2中心的第一注气管孔1-7并引出；保持致裂管2位于气动力冲击釜1的底部中心；放入下段限制环8；利用密封垫片和密封螺栓将第一注气管4固定于第一下端盖1-2；步骤5：在致裂管2的薄弱部2-8周围加入预先准备好的煤岩试样，直至试样平齐于薄弱部2-8顶端；放入上段限制环11并压实试样；步骤6：将第二温度传感器10上端引出的导线按对应关系分别与注塑密封盖12下表面引出的四根第二导线17相连；将注塑密封盖12放入；步骤7：拧紧第一上端盖1-1，同时将注塑密封盖12上表面伸出的第二导线17从其导线引出孔1-6引出并于外部导线相连；将外部导线分别连接至激发装置和数据采集仪；步骤8：将第二注气管4外端与三通接头5相连接；将压力传感器7通过第二注气管与三通接头5相连接，同时将压力传感器7连接至数据采集仪，将数据采集仪连接至计算机；取用一只高压针阀6，其一端通过第三注气管与三通接头5相连接，另一端与注气装置相连接；步骤9：打开计算机实时监测致裂管2内压力情况；打开高压针阀6向致裂管2内注入试验气体；待致裂管2内气体压力达到预定值后关闭高压针阀6，观察致裂管2内压力是否保持稳定；在致裂管2内压力稳定的情况下通过位于外部的激发装置点燃激发件3，致裂管2破裂。
51.试验气体优选为co2。
52.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
53.在本发明的描述中，需要理解的是，术语
ꢀ“
上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操
作，因此不能理解为对本发明的限制。
54.类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
55.尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。
56.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。