[發(fā)明專利]一種模擬突水煤層底板受壓耦合作用的實驗裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710631765.9
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107449672A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設計）人: 姜海納;杜暢;徐樂華;馮國瑞;崔家慶;宋誠;李振;高強;郭棟
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種模擬突水煤層底板受壓耦合作用的實驗裝置，其特征在于：包括受壓平臺，受壓平臺上方設有實驗箱，實驗箱頂部設有軸向加載裝置，實驗箱兩側分別設有液壓加壓柱，實驗箱由左立板、右立板、前后兩塊透明立板、底板圍成的頂部敞口的長方體試驗空間，底部設有底板；

在實驗箱內設有巖石試件，巖石試件上表面與軸向加載裝置的加載端接觸，軸向加載裝置包括單軸壓縮試驗儀和加載端，單軸壓縮試驗儀為受壓平臺、施壓軸、壓力傳感器、軸向壓力控制端及動力元件構成的一體結構，其中軸向壓力控制端與施壓軸上端通過數(shù)據(jù)線相連，加載端為下表面四邊形上表面圓形的鋼制部件，其上表面面積與施壓軸截面面積相同，通過強力膠與施壓軸連接；

左立板和右立板內側二分之一高度處設有預支承架，預支承架為分別與左右立板焊接的等高等距金屬桿；預支撐架下方設有孔，分別為進水口和出水口，進水口與注水裝置連接，出水口與銅管連接，銅管上設有測壓計，測壓計位于實驗腔的上層，測壓計與數(shù)據(jù)采集裝置連接。

2.根據(jù)權利要求1所述的模擬突水煤層底板受壓耦合作用的實驗裝置，其特征在于：所述預支撐架的下方5cm處兩側設有孔，分別為進水口、出水口；進水口處設有入口閥門和第一測壓計，出水口出設有出口閥門和第二測壓計，第一測壓計和第二測壓計分別通過數(shù)據(jù)線連接注水裝置。

3.根據(jù)權利要求2所述的模擬突水煤層底板受壓耦合作用的實驗裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)線外側包裹泡沫，使實驗腔內的測壓計在腔內充滿水時處于最上層。

4.根據(jù)權利要求1所述的模擬突水煤層底板受壓耦合作用的實驗裝置，其特征在于：注水裝置為可控壓力式增壓注水機，經高壓防爆管連接進水口。

5.一種模擬突水煤層底板受壓耦合作用的實驗方法，采用權利要求1~4任一項所述的模擬突水煤層底板受壓耦合作用的實驗裝置，其特征在于：包括以下步驟：

（1）將取樣巖石加工為與實驗腔契合的標準巖石試件，對試件裝配應變監(jiān)測搜集系統(tǒng)置于實驗箱內，設置預支撐架支撐巖石試件于實驗箱進出水口的上端，并且在巖石試件和實驗腔之間注膠以保證加壓過程的密封性；

（2）打開進水閥門，關閉出水閥門，通過增壓注水機注水，觀察第一測壓計的壓力變化，當?shù)谝粶y壓計顯示壓力與礦井承壓水壓力接近時，停止注水；

（3）在實驗腔內加測壓計，并通過數(shù)據(jù)線連接數(shù)據(jù)采集裝置，在數(shù)據(jù)線腔內部分纏繞泡沫，使得實驗腔內測壓計始終處于實驗腔含水層的最上端；

（4）啟動單軸壓縮試驗儀，操作軸向壓力控制端，經加載端對巖石試件施加壓力，加載端加工為下表面矩形上表面圓形的鋼制結構，保證巖石試件受到均勻的載荷。