[發(fā)明專(zhuān)利]多場(chǎng)耦合煤礦動(dòng)力災(zāi)害大型模擬試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210082329.8
• 申請(qǐng)日: 2012-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102621230A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許江;尹光志;黃滾;王維忠;彭守建;蔣長(zhǎng)寶;張東明;劉東;李波波;葉桂兵
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N29/14
• 分類(lèi)號(hào): G01N29/14
• 代理公司: 重慶市前沿專(zhuān)利事務(wù)所 50211
• 代理人: 張小曉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模擬多場(chǎng)耦合作用機(jī)制下煤礦動(dòng)力災(zāi)害過(guò)程的試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

煤礦動(dòng)力災(zāi)害是煤礦開(kāi)采過(guò)程中，在高應(yīng)力狀態(tài)下積聚有大量彈性能的煤巖體，在一定的條件下突然發(fā)生破壞、冒落或拋出，使能量突然釋放，呈現(xiàn)聲響、震動(dòng)以及氣浪等明顯動(dòng)力效應(yīng)的極其復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象，它主要有煤巖與瓦斯突出、沖擊地壓和大面積冒頂三種主要形式，嚴(yán)重威脅煤礦的安全生產(chǎn)和礦工生命安全。動(dòng)力災(zāi)害的發(fā)生是難以預(yù)測(cè)和把握的，其內(nèi)在的作用途徑和機(jī)理還沒(méi)有被人類(lèi)所徹底認(rèn)識(shí)，而且隨著煤礦開(kāi)采深度的日益增加，煤礦動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生頻率越來(lái)越高，強(qiáng)度也越來(lái)越大，礦井動(dòng)力災(zāi)害的致災(zāi)機(jī)理、觸發(fā)條件、演化規(guī)律以及顯現(xiàn)特征越來(lái)越復(fù)雜化，目前，還缺乏對(duì)深部開(kāi)采條件下動(dòng)力災(zāi)害的孕育-發(fā)生-演化機(jī)理、基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題以及預(yù)警防治對(duì)策的系統(tǒng)研究，因此加強(qiáng)對(duì)煤礦動(dòng)力災(zāi)害機(jī)理、預(yù)測(cè)及其防治措施的研究非常重要。煤巖與瓦斯突出機(jī)理方面，大多學(xué)者認(rèn)同綜合作用假說(shuō)，它認(rèn)為煤巖與瓦斯突出是由地應(yīng)力、瓦斯、煤的物理力學(xué)性質(zhì)共同作用的結(jié)果，但三者在煤巖與瓦斯突出過(guò)程中的貢獻(xiàn)程度究竟如何尚不甚清楚，而且瓦斯壓力、煤層應(yīng)力和煤巖體溫度在煤與瓦斯突出前后的時(shí)空演化規(guī)律尚不十分明晰，因此煤巖與瓦斯突出機(jī)理仍不明確，這給煤礦動(dòng)力災(zāi)害的防治工作制造了難題。

現(xiàn)有技術(shù)中，模擬煤礦動(dòng)力災(zāi)害的試驗(yàn)裝置主要存在以下問(wèn)題：（1）所采用的模型尺寸較小，模擬動(dòng)力災(zāi)害的發(fā)展過(guò)程有一定的空間限制；（2）裝置安裝的自動(dòng)化程度較低；（3）裝置密封性不高，模擬瓦斯壓力不大，試驗(yàn)?zāi)M瓦斯的壓力不能接近現(xiàn)場(chǎng)情況；（4）突出口擋板的打開(kāi)速度較慢或存在一定的延時(shí)，在一定程度上影響了煤與瓦斯突出的時(shí)間和強(qiáng)度，因此實(shí)際模擬情況與真實(shí)井下煤與瓦斯突出仍存在差別；（5）模擬的地應(yīng)力不能完全模擬出采面由于采礦活動(dòng)造成的局部應(yīng)力集中；（6）突出模具內(nèi)部的煤巖體參數(shù)采集不夠，多數(shù)情況是只采集了溫度和瓦斯壓力，且采集點(diǎn)較為單一，不能對(duì)煤礦動(dòng)力災(zāi)害前后煤巖體內(nèi)部的應(yīng)力及溫度發(fā)展規(guī)律進(jìn)行分析研究。

因此本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種能夠準(zhǔn)確模擬煤礦動(dòng)力災(zāi)害過(guò)程的試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法，以科學(xué)研究煤礦動(dòng)力災(zāi)害機(jī)理。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠準(zhǔn)確模擬煤礦動(dòng)力災(zāi)害過(guò)程的試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一層面的目的，本發(fā)明提供了一種多場(chǎng)耦合煤礦動(dòng)力災(zāi)害大型模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，包括機(jī)架和置于所述機(jī)架上的試件箱；所述試件箱包括箱體；所述箱體的上部通過(guò)螺栓固定連接有蓋板；所述蓋板上設(shè)置有至少三個(gè)Z向壓桿套；各Z向壓桿套內(nèi)設(shè)置有Z向壓桿；所述Z向壓桿上固定連接有Z向壓板；所述Z向壓板位于所述箱體內(nèi)；所述箱體的右箱板上設(shè)置有至少三個(gè)Y向壓桿套；各Y向壓桿套內(nèi)設(shè)置有Y向壓桿；所述Y向壓桿上固定連接有Y向壓板；所述Y向壓板位于所述箱體內(nèi)；所述箱體的后箱板上設(shè)置有至少一個(gè)X向壓桿套；各X向壓桿套內(nèi)設(shè)置有X向壓桿；所述X向壓桿上固定連接有X向壓板；所述X向壓板位于所述箱體內(nèi)；所述箱體的前箱板設(shè)置有突出口；所述箱體的底部設(shè)置有透氣鋼板和氣道；所述透氣鋼板覆蓋在所述氣道上；所述氣道的進(jìn)口設(shè)置有內(nèi)接插頭；所述箱體的左箱板外部間隔固定連接有第一墊板；所述左箱板在各第一墊板的間隔之間設(shè)置有傳感器接口；所述傳感器接口中設(shè)置有傳感器接頭；所述機(jī)架包括底座；所述底座上固定有左立柱和右立柱；所述左立柱和右立柱的上端固定有橫梁；?所述試件箱置于所述底座上；所述橫梁上設(shè)置有與所述Z向壓桿的數(shù)量和位置相對(duì)應(yīng)的Z向加壓缸；所述右立柱上設(shè)置有與所述Y向壓桿數(shù)量和位置相對(duì)應(yīng)的Y向加壓缸；所述左立柱上設(shè)置有與所述第一墊板位置相對(duì)應(yīng)的第二墊板；所述底座的后端固定連接有加座；所述加座上設(shè)置有與所述X向壓桿的數(shù)量和位置相對(duì)應(yīng)的X向加壓缸；該試驗(yàn)系統(tǒng)還包括可與所述底座的前部固定連接的反力架；所述反力架包括底板；所述底板上設(shè)置有多個(gè)螺栓連接孔；所述底板的后部設(shè)置有立板；所述立板上設(shè)置有可與所述突出口相對(duì)的第一開(kāi)口；所述立板的后部固定連接有門(mén)框；所述門(mén)框上設(shè)置有與所述第一開(kāi)口相對(duì)的第二開(kāi)口；所述門(mén)框?qū)?yīng)所述第二開(kāi)口處設(shè)置有可封堵所述突出口和所述第二開(kāi)口的左推拉門(mén)和右推拉門(mén)；所述左推拉門(mén)與左氣缸連接；所述右推拉門(mén)與右氣缸連接；所述左推拉門(mén)和右推拉門(mén)的前門(mén)面的上下兩個(gè)部位均與所述門(mén)框之間設(shè)置有第一滾子；所述左推拉門(mén)和右推拉門(mén)的上下兩個(gè)側(cè)面均與所述門(mén)框之間設(shè)置有第二滾子；所述左推拉門(mén)與右推拉門(mén)的正對(duì)面上分別設(shè)置有左密封板和右密封板；所述試件箱對(duì)應(yīng)所述左推拉門(mén)和右推拉門(mén)的端部設(shè)置有第二密封圈。