[發明專利]一種采動破碎巖體水砂運移試驗系統及監測方法

有效

• 申請號: 201310728748.9
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103808633B
• 公開（公告）日: 2016-08-31
• 發明（設計）人: 郭惟嘉;王海龍;陳紹杰;李楊楊;孫熙震;張新國;尹立明;孫文斌;劉音;陳軍濤;江寧;張保良
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00;G01N15/08
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

1.一種采動破碎巖體水砂運移試驗系統，其包括支架，其特征在于，所述支架上設置有試驗倉，所述試驗倉包括上倉體與下倉體，所述上倉體與所述下倉體通過一連接件相連接；所述上倉體設置能沿所述上倉體移動的頂板，所述頂板上均勻布置有若干個透水孔，所述頂板上設置有用于施加豎直壓力的加載液壓缸，所述頂板上設置有排水閥與進水閥；所述試驗倉內設置有隔水板承載環體，所述隔水板承載環體能沿所述試驗倉內壁移動，所述所述隔水板承載環體與所述試驗倉內壁為動密封，所述隔水板承載環體上設置有脆性環氧樹脂隔水板，所述脆性環氧樹脂隔水板下方的所述下倉體內設置有豎直布置的破碎桿，所述破碎桿的尖端部與所述脆性環氧樹脂隔水板之間存在一間隙；所述下倉體底部設置有出口，所述出口下方的所述支架上設置有水砂收集裝置；所述上倉體內均勻布置有多個壓力傳感器，所述下倉體的內壁上均勻布置有多個孔隙水壓力傳感器，孔隙水壓力傳感器的端頭與所述下倉體的內壁相平；所述上倉體內鋪設有砂層，所述下倉體內鋪設有巖塊層，所述隔水板承載環體位于砂層與巖塊層之間，砂層與巖塊層形成模擬材料；隨所述頂板向下移動，使砂層帶動所述脆性環氧樹脂隔水板也向下移動，所述破碎桿的尖端部擊碎所述脆性環氧樹脂隔水板，使所述上倉體與所述下倉體相連通。

2.根據權利要求1所述的采動破碎巖體水砂運移試驗系統，其特征在于，所述進水閥與一水壓水量雙控伺服裝置相連通，所述加載液壓缸與一位移壓力雙控伺服裝置相連接，所述水壓水量雙控伺服裝置與所述位移壓力雙控伺服裝置均與一控制中心通信連接。

3.根據權利要求2所述的采動破碎巖體水砂運移試驗系統，其特征在于，所述多個孔隙水壓力傳感器、所述多個壓力傳感器的通信電纜均穿過對應的連接端口與所述控制中心通信連接，所述連接端口包括監測接口，所述監測接口內設置有電纜鎖定管，所述電纜鎖定管末端設置有密封段，所述多個孔隙水壓力傳感器、所述多個壓力傳感器的通信電纜穿過對應密封段。

4.根據權利要求1所述的采動破碎巖體水砂運移試驗系統，其特征在于，所述頂板為圓形頂板，圓形頂板上布置有至少四層透水孔，每層的多個透水孔布置在同一圓周上，四層透水孔的圓周為同心圓。

5.一種使用如權利要求1所述采動破碎巖體水砂運移試驗系統的監測方法，其包括以下步驟：

根據地質和采礦條件的抽象地層組合和相似準則，將松散砂層與不同巖性和塊度的巖塊層分層鋪設在試驗倉內，并鋪設相應的壓力傳感器和孔隙水壓力傳感器；關閉進水閥，打開排氣閥，啟動位移壓力雙控伺服裝置，逐級向所述頂板施加豎向荷載，實時監測所述試驗倉中模擬材料的變形情況，待模擬材料變形穩定之后施加下一級荷載，直至到達預定需要的載荷，獲得模擬材料加載過程的應力-應變曲線；

然后打開所述排氣閥和所述進水閥，啟動水壓水量雙控伺服裝置，設置所需的水壓力和水流量，對所述試驗倉進行充水直至所述排氣閥溢水，而后關閉所述排氣閥，直至達到設置的水壓力；

隨所述頂板向下移動，松散砂層和巖塊層逐漸被壓實，所述脆性環氧樹脂隔水板也隨之向下移動，所述破碎桿的尖端部擊碎所述脆性環氧樹脂隔水板，使所述上倉體與所述下倉體相連通，所述上倉體內的水砂自所述下倉體內巖塊之間的孔隙從所述下倉體的出口流出，同時觀察水砂涌出情況，同步采集記錄應力、孔隙水壓力、流量與位移信息。