[發(fā)明專利]煤礦老采空區(qū)冒落帶破碎巖體二次變形壓實模擬實驗裝置

有效

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• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN103616293A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 徐良驥;朱楠;郭輝;吳鴻濤
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 安徽匯樸律師事務所 34116
• 代理人: 胡敏

技術領域

本發(fā)明涉及一種模擬實驗裝置，涉及一種煤礦老采空區(qū)冒落帶破碎巖體二次變形壓實模擬實驗裝置。

背景技術

煤炭資源的地下開采必然形成采空區(qū)和上覆巖體的冒落。實踐證明，煤層在開采結(jié)束后經(jīng)過了長時間自然壓實,采空區(qū)及其上覆巖體會逐漸壓實穩(wěn)定，但是實際上冒落帶中依然存在大量殘留裂隙空間。

當整個礦井開采結(jié)束或礦中的某個開采水平開采結(jié)束后，開采區(qū)內(nèi)的地下水位會逐漸恢復。有些已基本穩(wěn)定的沉陷區(qū)下部采空區(qū)巖體因地下水的作用，有可能會使原本處于相對平衡狀態(tài)下的區(qū)域出現(xiàn)“活化”，使裂隙帶巖體再軟化壓密，上覆巖體產(chǎn)生二次變形導致采空區(qū)上方地表出現(xiàn)二次沉陷，從而危及老采空區(qū)上方建(構(gòu))筑物的安全。老采空區(qū)因后期充水、荷載作用下導致冒落巖體軟化后受壓變形是老采空區(qū)“活化”的特征之一。為了研究老采空區(qū)的“活化”機理，研究采空區(qū)在荷載和充水條件下破碎巖體二次變形的規(guī)律，同時對于合理利用老采空區(qū)上方采煤塌陷區(qū)土地資源，提高土地利用率、緩解礦區(qū)土地資源緊張局面和保障老采空區(qū)上方地表建筑物安全方面具有重要指導意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種煤礦老采空區(qū)二次變形壓實模擬實驗裝置，其探究采空區(qū)冒落帶破碎巖體在不同荷載量和充水條件下的變形規(guī)律，借助該模擬實驗裝置可以研究冒落帶破碎巖體二次變形規(guī)律，有效指導采空區(qū)土地二次利用工作。本發(fā)明屬于一種模擬在覆巖荷載和老采空區(qū)充水條件下煤礦老采空區(qū)冒落帶破碎巖體二次變形環(huán)境的實驗設備。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種煤礦老采空區(qū)二次變形壓實模擬實驗裝置，其包括缸體、支架、第一端蓋、閥門、液壓柱塞、第二端蓋、位移傳感器、若干壓力傳感器、控制器、液壓泵；該缸體安裝在該支架上，該缸體的一端安裝有該第一端蓋，該缸體的另一端安裝有該液壓柱塞，該第一端蓋與該液壓柱塞密封住該缸體的兩端使該缸體內(nèi)部形成第一密封腔，該第一密封腔收容待模擬巖體，該若干壓力傳感器分布在該待模擬巖體上，該若干壓力傳感器的引線穿過該第一端蓋與該控制器電性連接，該閥門安裝在該第一端蓋上以對該第一密封腔內(nèi)注水；該液壓柱塞的一端收容在該缸體內(nèi)且為封閉端，該液壓柱塞的另一端安裝有該第二端蓋，該第二端蓋密封該液壓柱塞使該液壓柱塞內(nèi)部形成第二密封腔，該第二密封腔收容液壓油，該液壓泵電性連接該控制器并向該第二密封腔內(nèi)注液壓油以提供油壓，該位移傳感器安裝在該第二端蓋背向該第二密封腔的一側(cè)上且電性連接該控制器。

作為上述方案的進一步改進，該缸體呈圓柱型而能相對該支架0-180度旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明通過模擬在荷載和充水條件下采空區(qū)冒落帶破碎巖體二次變形環(huán)境得出：不同荷載下冒落帶破碎巖體應力應變規(guī)律；同一荷載下變形穩(wěn)定后，在不同注水量條件下破碎巖體應力應變規(guī)律。

附圖說明

圖1為本發(fā)明較佳實施方式提供的煤礦老采空區(qū)冒落帶破碎巖體二次變形壓實模擬實驗裝置的工作原理框圖。

圖2為本發(fā)明較佳實施方式提供的煤礦老采空區(qū)冒落帶破碎巖體二次變形壓實模擬實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請一并參閱圖1及圖2，本發(fā)明較佳實施方式提供的煤礦老采空區(qū)二次變形壓實模擬實驗裝置包括缸體1、支架7、第一端蓋2、閥門3、液壓柱塞4、第二端蓋5、位移傳感器8、若干壓力傳感器（圖未示）、控制器（圖未示）、液壓泵（圖未示）。

1.取樣裝置

缸體1的一端安裝有第一端蓋2，缸體1的另一端安裝有液壓柱塞4，該第一端蓋2與該液壓柱塞4密封住該缸體1的兩端使該缸體1內(nèi)部形成第一密封腔，該第一密封腔收容待模擬巖體，從而缸體1、第一端蓋2、液壓柱塞4共同構(gòu)成取樣裝置，該第一密封腔就是該取樣裝置的載物區(qū)，該取樣裝置構(gòu)成模型主體。缸體1安裝在支架7上，缸體1可呈圓柱型而能相對該支架7進行0-180度范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)。

2.注水裝置

閥門3安裝在第一端蓋2上以對該第一密封腔內(nèi)注水，本實施方式中，閥門3采用快開式閥門，通過進水管與該第一密封腔內(nèi)連通。安裝在第一端蓋2上的閥門3構(gòu)成該注水裝置，該注水裝置通過缸體1的前端排放蓋（即第一端蓋2）中間的快開式閥門向進水管提供水。

3.壓式裝置