[發明專利]多場耦合煤礦動力災害大型模擬試驗系統

有效

• 申請號: 201210082376.2
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN102621232A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 尹光志;許江;黃滾;王維忠;彭守建;蔣長寶;劉東;張東明;陳立朝;周文杰
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所 50211
• 代理人: 張小曉

技術領域

本發明涉及一種模擬多場耦合作用機制下煤礦動力災害過程的試驗系統。

背景技術

煤礦動力災害是煤礦開采過程中，在高應力狀態下積聚有大量彈性能的煤或巖體，在一定的條件下突然發生破壞、冒落或拋出，使能量突然釋放，呈現聲響、震動以及氣浪等明顯動力效應的極其復雜的動力現象，它主要有煤與瓦斯突出、沖擊地壓和大面積冒頂三種主要形式，嚴重威脅煤礦的安全生產和礦工生命安全。動力災害的發生是難以預測和把握的，其內在的作用途徑和機理還沒有被人類所徹底認識，而且隨著煤礦開采深度的日益增加，煤礦動力災害發生頻率越來越高，強度也越來越大，礦井動力災害的致災機理、觸發條件、演化規律以及顯現特征越來越復雜化，目前，還缺乏對深部開采條件下動力災害的孕育-發生-演化機理、基礎科學問題以及預警防治對策的系統研究，因此加強對煤礦動力災害機理、預測及其防治措施的研究非常重要。煤與瓦斯突出機理方面，大多學者認同綜合作用假說，它認為煤巖與瓦斯突出是由地應力、瓦斯、煤的物理力學性質共同作用的結果，但三者在煤巖與瓦斯突出過程中的貢獻程度究竟如何尚不甚清楚，而且瓦斯壓力、煤層應力和煤巖體溫度在煤巖與瓦斯突出前后的時空演化規律尚不十分明晰，因此煤巖與瓦斯突出機理仍不明確，這給煤礦動力災害的防治工作制造了難題。

現有技術中，模擬煤礦動力災害的試驗裝置主要存在以下問題：（1）所采用的模型尺寸較小，模擬動力災害的發展過程有一定的空間限制；（2）裝置安裝的自動化程度較低；（3）裝置密封性不高，模擬瓦斯壓力不大，試驗模擬瓦斯的壓力不能接近現場情況；（4）突出口擋板的打開速度較慢或存在一定的延時，在一定程度上影響了煤與瓦斯突出的時間和強度，因此實際模擬情況與真實井下煤與瓦斯突出仍存在差別；（5）模擬的地應力不能完全模擬出采面由于采礦活動造成的局部應力集中；（6）突出模具內部的煤巖體參數采集不夠，多數情況是只采集了溫度和瓦斯壓力，且采集點較為單一，不能對煤礦動力災害前后煤巖體內部的應力及溫度發展規律進行分析研究。

因此本領域技術人員致力于開發一種能夠準確模擬煤礦動力災害過程的試驗系統，以科學研究煤礦動力災害機理。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠準確模擬煤礦動力災害過程的試驗系統。

為實現上述目的，本發明提供了一種多場耦合煤礦動力災害大型模擬試驗系統，包括機架和置于所述機架上的試件箱；所述試件箱包括箱體；所述箱體的上部通過螺栓固定連接有蓋板；所述蓋板上設置有至少三個Z向壓桿套；各Z向壓桿套內設置有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；所述箱體的右箱板上設置有至少三個Y向壓桿套；各Y向壓桿套內設置有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；所述箱體的后箱板上設置有至少一個X向壓桿套；各X向壓桿套內設置有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；所述箱體的前箱板設置有突出口；所述箱體的底部設置有透氣鋼板和氣道；所述透氣鋼板覆蓋在所述氣道上；所述氣道的進口設置有內接插頭；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置有傳感器接口；所述傳感器接口中設置有傳感器接頭；所述機架包括底座；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；所述橫梁上設置有與所述Z向壓桿的數量和位置相對應的Z向加壓缸；所述右立柱上設置有與所述Y向壓桿數量和位置相對應的Y向加壓缸；所述左立柱上設置有與所述第一墊板位置相對應的第二墊板；所述底座的后端固定連接有加座；所述加座上設置有與所述X向壓桿的數量和位置相對應的X向加壓缸；該試驗系統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；所述底板上設置有多個螺栓連接孔；所述底板的后部設置有立板；所述立板上設置有可與所述突出口相對的第一開口；所述立板的后部固定連接有門框；所述門框上設置有與所述第一開口相對的第二開口；所述門框對應所述第二開口處設置有可封堵所述突出口和所述第二開口的左推拉門和右推拉門；所述左推拉門與左氣缸連接；所述右推拉門與右氣缸連接；所述左推拉門和右推拉門的前門面的上下兩個部位均與所述門框之間設置有第一滾子；所述左推拉門和右推拉門的上下兩個側面均與所述門框之間設置有第二滾子；所述左推拉門與右推拉門的正對面上分別設置有左密封板和右密封板；所述試件箱對應所述左推拉門和右推拉門的端部設置有第二密封圈。