[發明專利]模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 201710127244.X
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106769589A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 尹大偉;劉興全;馬宏發;孟祥喜;武泉森
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司37252
• 代理人: 陳海濱

技術領域

本發明涉及煤巷圍巖模擬試驗技術領域，特別是涉及一種模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置。

背景技術

煤是一種由母巖顆粒和膠結物相互作用形成的沉積巖，在長期地質的作用下，煤的原生裂隙較發育。煤巷是為采煤而開掘的巷道，當煤層上部巖層含有水時，巖層水可能會沿著煤原生裂紋及煤巷開掘形成的新裂隙滲出，在煤巷形成淋水。水對膠結物軟化、泥化、溶解、水化、水解和溶蝕等物理化學作用，降低了煤內母巖的膠結強度；水對煤內結構面潤滑作用，促進了巖體內裂隙的發育擴展，從而大大降低了煤的強度，影響煤巷道的穩定性。目前對巖層水巷道圍巖強度、破壞特征影響的研究都是在現場采集煤巷圍巖試塊，然后在實驗室加工成標準試樣，其次將煤巷圍巖試樣進行浸水試驗，最后在試驗壓力機進行壓縮試驗以研究巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響。然而在實際工程中，巖層水具有一定的水壓、水量不一且具有一定流動性，因此目前對巖層水巷道圍巖強度、破壞特征影響的研究不能從本質上反應巖層水對巖層水對巷道圍巖強度、破壞特征影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置及試樣方法，可以更準確地模擬不同水壓、不同水量的流動巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響。

本發明提供一種模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置，包括模擬器、儲水桶、進水管路、進水開關、恒壓供水泵、出水管路、抽水泵、出水開關、水位傳感器和控制器，模擬器包括頂端開口的模擬室和可拆卸地覆蓋在模擬室內上部的中空板，模擬室的底部開設有總出水孔，中空板的外層板開設有總進水孔，中空板的內層板均勻開設有多個分進水孔，總進水孔與多個分進水孔連通，儲水桶經進水管路連接總進水孔，進水管路上依次設置進水開關和恒壓供水泵，總出水孔經出水管路連接儲水桶，出水管路上依次設置抽水泵和出水開關，儲水桶內設置水位傳感器，控制器分別信號連接水位傳感器、進水開關和恒壓供水泵。

進一步的，模擬室由前矩形板、后矩形板、左矩形板、后矩形板和下矩形板連接而成，中空板中的外層板和內層板均為矩形板。

進一步的，下矩形板的底部連接有底座。

進一步的，前矩形板、后矩形板、左矩形板、后矩形板、下矩形板、外層板和內層板均由鋼材制成，前矩形板、后矩形板、左矩形板、后矩形板和下矩形板采用焊接工藝連接形成模擬室，外層板和內層板采用焊接工藝連接形成中空板。

進一步的，所述控制器為單片機。

本發明還提供一種模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗方法，應用權上述的模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置，包括以下步驟：

步驟一、現場采集煤樣，將煤樣加工成與模擬室匹配的形狀，在煤樣中鉆出巷道；

步驟二、將帶有巷道的煤樣放置于模擬室內，模擬室的上部蓋上中空板，使中空板接觸煤樣的上部，中空板的四周與模擬室之間采用密封材料密封；

步驟三、根據現場巖層的水壓和水量，控制器控制恒壓供水泵的壓力輸出，控制器通過水位傳感器和進水開關控制水量輸出，儲水桶內的水依次經進水管路、總進水孔和分進水孔流至模擬室內的煤樣實現模擬；

步驟四、模擬完成后關閉進水開關，打開出水開關，啟動抽水泵，模擬室內的水依次經總出水孔、出水管路和抽水泵回流至儲水桶；

步驟五、從模擬室上拆卸中空板，取出煤樣，將煤樣進行壓縮試驗以研究巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響。

與現有技術相比，本發明的模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置具有以下特點和優點：

1、本發明的模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置，結構簡單，成本較低，拆裝方便；

2、本發明的模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置，可模擬流動的巖層水，可改變巖層水的水壓和水量，更準確地模擬不同水壓、不同水量的流動巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響；

3、本發明的模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗方法，可以更準確地模擬不同水壓、不同水量的流動巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響，試驗數據更準確。

結合附圖閱讀本發明的具體實施方式后，本發明的特點和優點將變得更加清楚。

附圖說明