[發明專利]一種用于模擬采動煤層底板突水的試驗系統及其方法

無效

• 申請號: 201110264763.3
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102360087A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 郭惟嘉;孫文斌;尹立明;劉進曉
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01V9/00
• 分類號: G01V9/00;G01N33/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

1.一種用于模擬采動煤層底板突水的試驗系統，其包括試驗架，其特征在于：該試驗架頂部 設置有縱向加載機構，該縱向加載機構上設置有水平布置的加載板，該試驗架的左右兩側分 別設置有橫向加載機構，兩側的橫向加載機構相向布置，橫向加載機構上設置有一豎直布置 的側板，加載板壓在側板的上邊，該試驗架的前后兩側分別設置有由高強度透明材料制成的 面板，加載板、兩個側板、兩個面板與試驗架的底部形成一用于放置試樣的容納空間；試驗 架的底部下方設置有一水槽，該水槽與高壓水缸相連通；該底部上設置有與該水槽相連通的 透水區域，該透水區域的周邊設置用于密封的橡皮囊。

2.根據權利要求1所述的試驗系統，其特征在于：上述側板內設置有腔體，側板的上邊開設 有條形開口，該條形開口與腔體相連通，腔體內排列有能滑動的剛性塊與彈性塊，剛性塊與 彈性塊交錯排列，該條形開口處始終為一剛性塊，該條形開口處的剛性塊頂在加載板上。

3.根據權利要求2所述的試驗系統，其特征在于：上述剛性塊為條形鋼塊，上述彈性塊為條 形橡膠塊；上述面板為鋼化玻璃面板。

4.根據權利要求1所述的試驗系統，其特征在于：上述縱向加載機構包括兩個獨立縱向施壓 的液壓加載器，橫向加載機構包括一個橫向施壓的液壓加載器。

5.根據權利要求1所述的試驗系統，其特征在于：上述底部的透水區域設置有網狀透水孔。

6.根據權利要求1所述的試驗系統，其特征在于：上述試樣包括頂板、煤層與底板，底板鋪 設在試驗架的底部，在底板的上方與下方均設置有傳感器，底板上方鋪設有煤層，煤層上方 鋪設有頂板，加載板壓在頂板上。

7.根據權利要求6所述的試驗系統，其特征在于：上述頂板主要包括粗砂、細沙、石蠟、液 壓油與滑石粉，其重量份為：粗砂為3份-13份，細沙為3份-13份，石蠟為1份-6份，液 壓油為1份-7份，滑石粉為1份-6份；

煤層主要包括細沙、石蠟、液壓油與滑石粉，其重量份為：細沙為11份-21份，石蠟為1份 -6份，液壓油為1份-7份，滑石粉為1份-6份；

底板主要包括細沙、石蠟、液壓油與滑石粉，其重量份為：細沙為14份-24份，石蠟為1份 -6份，液壓油為1份-9份，滑石粉為1份-6份。

8.根據權利要求1所述的試驗系統，其特征在于：上述水槽內填充有高壓有色水。

9.一種模擬采動煤層底板突水的方法，其主要包括以下步驟：

A、將底板鋪設在試驗架的底部，并在底板的上方與下方均鋪設多個傳感器，相向的橫向加載 機構通過對應的側板相底板施加橫向應力；

B、在底板上方鋪設煤層，在煤層上鋪設頂板，待頂板鋪設完畢后，縱向加載機構對頂板施加 縱向應力，同時高壓水缸向水槽內填充壓力恒定的高壓水；

C、挖掘煤層同時收集相應信息，直至底板突水。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于：上述相應信息包括底板應力信息、水壓信息、 水槽滲入底板的水量信息以及頂板、煤層與底板之間的位移信息。