• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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王雁冰, 卢想. 不同外壳材料对高能产气剂孔壁压力的影响[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2025-0219
引用本文: 王雁冰, 卢想. 不同外壳材料对高能产气剂孔壁压力的影响[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2025-0219
WANG Yanbing, LU Xiang. The Impact of Different Casing Materials on Borehole Wall Pressure in High-Energy Gas Generators[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2025-0219
Citation: WANG Yanbing, LU Xiang. The Impact of Different Casing Materials on Borehole Wall Pressure in High-Energy Gas Generators[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2025-0219

不同外壳材料对高能产气剂孔壁压力的影响

doi: 10.11883/bzycj-2025-0219
基金项目: 中央高校基本科研业务费专项资金(2025JCCXLJ01);

The Impact of Different Casing Materials on Borehole Wall Pressure in High-Energy Gas Generators

  • 摘要: 深部煤岩爆破风险高、水力压裂受限,亟需可控破岩技术。高能产气剂作为一种先进高能气体压裂技术,以其卓越性能在破岩领域展现出显著优势,为煤炭高效安全开采提供了有力技术支撑。试验以高能产气剂外壳材料为突破口,研究不同外壳材料对煤岩破岩孔壁压力的影响,构建了全过程压力监测系统,选用PVC透明、PVC白色和牛皮纸管三种外壳材料,进行孔壁压力试验,选用衰减指数和可信度最为评价指标,对比得到材料物理性质对孔壁压力的影响。结果表明,启动剂点火后产生应力波和少量气体,应力波致第一个峰值,气体扩散致压力下降,应力波反射与气体膨胀波叠加形成第二个峰值,气体膨胀变化形成第三个峰值。因无主药剂,启动剂组压力峰值最小,升压时间最短,加载率最低,能量释放少,传递效率低。含主药剂的三组在距离高能产气剂 10cm处压力峰值在 200MPa左右,升压时间控制在 20ms附近。三组不同外壳材料的压力峰值衰减系数的关系为:PVC透明外壳材料>PVC白色外壳材料>牛皮纸管,升压时间衰减系数的关系为:PVC透明外壳材料>牛皮纸管>PVC白色外壳材料。加载率衰减系数的关系为:PVC白色外壳材料>PVC透明外壳材料>牛皮纸管。PVC白色外壳材料因高弹性模量和低泊松比,在靠近高能产气剂位置的压力峰值、升压时间和加载率方面表现最佳,能量传递效率最高。PVC透明外壳材料在靠近高能产气剂位置的压力峰值和加载率高于纸管,但在远距离处低于纸管,表现出较强的方向性和集中性。纸管外壳材料能量分布均匀,但整体能量集中能力弱,升压时间和加载率均最低。研究结果为优化高能产气剂设计、提高破岩效果提供了理论依据。
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-07-16
  • 网络出版日期:  2025-09-01

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