[發明專利]煤礦老采空區冒落帶破碎巖體二次變形壓實模擬實驗方法

有效

• 申請號: 201310634868.2
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN103604698A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 劉杰
• 申請（專利權）人: 淮北礦業（集團）有限責任公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N1/28
• 代理公司: 安徽匯樸律師事務所 34116
• 代理人: 胡敏

1.煤礦老采空區冒落帶破碎巖體二次變形壓實模擬實驗方法，該方法采用模擬實驗裝置進行試驗，該模擬實驗裝置包括底座、筒體、筒蓋、活塞、多個電阻壓力應變器、位移傳感器、數據采集器；該筒體安裝在該底座上，該筒蓋密封該筒體的一端，該活塞安裝在該筒體的另一端而能由該筒體導引在該筒體內來回做活塞運動；該筒體、該筒蓋、該活塞三者構成儀器缸體，該儀器缸體用于收容實驗物；該筒蓋開設有注水口，該位移傳感器安裝在該活塞面向該筒體外部的一側上，該多個電阻壓力應變器收容在該儀器缸體內且均勻分布，該數據采集器電性連接該多個電阻壓力應變器與該位移傳感器，該模擬實驗方法包括以下步驟：

一、現場取樣，在煤礦老采空區內采集粒徑塊度不同的頂板冒落煤矸石樣品，同時對樣品的粒徑進行丈量、測算不同粒徑矸石樣品混合比率及混合規律；

二、巖樣選取，按照步驟一的測算結果確定實驗樣品的級配，實驗采用的破碎巖體粒徑級配與老采空區現場實際破碎巖體級配接近；

三、電阻壓力應變器的放置，將該多個電阻壓力應變器均勻分布、固定于不同位置及尺寸的巖體表面；

四、外加荷載和注水量計算，外加荷載量的大小根據采空區上部覆巖各巖層物理性質計算而得，如公式（1）所示，若老采空區上方地表建有建(構)筑物，還需對建(構)筑物荷載進行估算，綜合計算得出實驗壓力總荷載量，擬定實驗壓力初始值及壓力遞增量，從而確定實驗組數；每次注水量根據填充巖石重量和容重算出體積，得出該儀器缸體的剩余體積，確定總注水量體積，擬定初次注水量及注水量遞增量，從而確定注水次數；

P=Σi=1i=nYi·hi·g---(1)]]>

其中：

Y—各巖層巖體容重，單位g/cm³；

h—各巖層厚度，單位m；

g—重力加速度；

五、模擬方法：

針對上述確定的每組實驗，首先對該活塞進行初始壓力加載，通過該位移傳感器監測巖體總壓縮位移變化，通過該多個電阻壓力應變器監測巖體受力變化，直到巖體壓縮位移及受力趨于穩定，進行下一步操作；

當外載壓力一定，且該儀器缸體內部巖體總壓縮位移量及壓力應變值趨于穩定后，繼續增加外載壓力，進一步監測巖體壓縮位移量和壓力應變值；

當該組實驗外載荷壓力達到設計值時，通過該注水孔對該儀器缸體內部注入初始體積的水，通過該位移傳感器監測巖體總壓縮位移變化，通過該多個電阻壓力應變器監測巖體受力變化，直到巖體壓縮位移及受力趨于穩定，再繼續注入水進行下一步實驗；

通過實驗記錄數據獲取不同荷載下破碎巖體應力應變規律；獲取與水耦合條件下破碎巖體受外加荷載作用后應力應變規律。

2.如權利要求1所述的煤礦老采空區冒落帶破碎巖體在外加荷載及與水耦合條件下產生二次變形壓實模擬實驗方法，其特征在于，該多個電阻壓力應變器粘牢于不同位置及尺寸的巖體表面。

3.如權利要求1或2所述的煤礦老采空區冒落帶破碎巖體在外加荷載及與水耦合條件下產生二次變形壓實模擬實驗方法，其特征在于，該多個電阻壓力應變器通過鐵絲纏繞引線。