[發明專利]一種煤體電脈沖致裂增滲實驗系統及方法

有效

• 申請號: 201611113775.5
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106761641B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 林柏泉;張祥良;閆發志;王一涵;孔佳;楊凱;郭暢;盧細苗;朱傳杰
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 32249 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 楊曉玲

1.一種煤體電脈沖致裂增滲實驗系統，其特征在于：該系統包括：高壓充電電源（1）、高壓儲能電容器（2）、放電開關（3）、分壓器（4）、高壓擊穿發生器（5）、電流探測器（6）、示波器（7）、放電開關控制臺（8）、電腦（9）、三軸加載裝置（10）、電荷泄放裝置（11）和液壓控制系統（12）；所述高壓充電電源（1）的輸出端與高壓儲能電容器（2）的正極連接，所述高壓儲能電容器（2）的輸出端與放電開關（3）的輸入端相連接，所述放電開關（3）的輸出端與分壓器（4）的輸入端連接，所述分壓器（4）的輸出端與高壓擊穿發生器（5）的輸入端相連接，所述高壓擊穿發生器（5）的輸出端與電流探測器（6）的輸入端相連接，并通過液壓管路（22）與液壓控制系統（12）相連接；所述電流探測器（6）的輸出端與高壓儲能電容器（2）的負極相連接；所述放電開關（3）的輸出端與放電開關控制臺（8）的輸入端相連接；所述分壓器（4）和電流探測器（6）的輸出端分別與示波器（7）的輸入端相連接，所述示波器（7）的輸出端與電腦（9）的輸入端通過數據線相連接；所述示波器（7）的輸出端與電腦（9）的輸入端通過數據線相連接；高壓儲能電容器（2）與電荷泄放裝置（11）相連接；所述的高壓充電電源（1）的輸出電壓范圍是0-300kV。

2.根據權利要求1所述的煤體電脈沖致裂增滲實驗系統，其特征在于：所述的高壓擊穿發生器（5）包括中部裝有立方體煤樣（21）的箱體（13），箱體（13）的左右兩個面上對稱設有電極套管（17）和固定電極套管（17）的電極套管軸肩（18），所述對稱設置的電極套管（17）內分別設有針對立方體煤樣（21）相對兩個面的“針-針”正負電極，電極套管（17）相對立方體煤樣（21）的一端分別設有正電極加壓板（23）、負電極加壓板（24），所述箱體（13）的前后上下四個面上分別設有液壓缸（19），四個液壓缸（19）的活塞桿上分別設有相對立方體煤樣（21）前后上下四個面的加壓板（14）；所述的“針-針”正負電極包括由穿過正電極加壓板（23）觸及立方體煤樣（21）左端面的針狀正電極（15）和穿過負電極加壓板（24）觸及立方體煤樣（21）右端面的針狀負電極（16）構成。

3.根據權利要求1所述的煤體電脈沖致裂增滲實驗系統，其特征在于：所述的高壓擊穿發生器（5）包括中部裝有立方體煤樣（21）的箱體（13），箱體（13）的左右兩個面上對稱設有電極套管（17）和固定電極套管（17）的電極套管軸肩（18），所述對稱設置的電極套管（17）內分別設有針對立方體煤樣（21）相對兩個面的“針-板”正負電極，電極套管（17）相對立方體煤樣（21）的一端分別設有正電極加壓板（23）、負電極加壓板（24），所述箱體（13）的前后上下四個面上分別設有液壓缸（19），四個液壓缸（19）上分別設有相對立方體煤樣（21）前后上下四個面的加壓板（14）；四個液壓缸（19）經液壓管路（22）與液壓控制系統（12）相連；所述“針-板”正負電極由穿過正電極加壓板（23）觸及立方體煤樣（21）左端面的針狀正電極（15）和貼合在立方體煤樣（21）右端面上的板狀負電極（20）構成。

4.一種使用權利要求1、2、或3所述系統的煤體電脈沖致裂增滲實驗方法，其特征在于包括如下步驟：

a、打開高壓擊穿發生器（5）中箱體（13）的箱蓋，利用液壓控制系統（12）預設壓力，通過正電極加壓板（23）、負電極加壓板（24）和4個加壓板（14）將立方體煤樣（21）固定住；

b、旋轉電極套管（17）的軸肩使放電電極緊挨著立方體煤樣（21）；

c、蓋上箱體（13）的蓋子，用螺絲將箱體的蓋子固定；

d、打開高壓充電電源（1）向高壓儲能電容器（2）內充電，當電壓達到預設值時停止充電，關閉高壓充電電源（1）以避免放電時損壞高壓充電電源（1）；

e、觸發放電開關控制臺上的放電按鈕，將高壓儲能電容器（2）中預設的電壓直接加載到立方體煤樣（21）的兩端，將煤樣擊穿；在放電的同時，通過分壓器（4）和電流探測器（6）測量放電瞬間煤樣的電壓和電流的信號，并通過電腦（9）記錄下來；

f、通過電荷泄放裝置（11）將高壓儲能電容器（2）中剩余的電壓卸載掉；

g、打開箱體（13）的箱蓋，將被擊穿的煤樣取出，實驗完成。