[實用新型]一種用于模擬正斷層形成的試驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721073956.X
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN207051126U
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳紹杰;夏治國;任凱強;馬宏發(fā);劉興全;陳兵;黃萬鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè))37240
• 代理人: 于洪偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及煤礦地質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種用于模擬正斷層形成的試驗裝置。

背景技術(shù)

斷層切割地層而破壞其連續(xù)性及完整性，形成斷層帶破碎區(qū)，使周圍巖體應(yīng)力、位移及破壞形態(tài)產(chǎn)生較大差異。在斷層尤其是較大斷層附近進行施工時，工程擾動和斷層的疊加作用可能引起斷層附近巖體響應(yīng)特征遠(yuǎn)遠(yuǎn)不同于完整巖體，進而誘發(fā)工程災(zāi)害，如采礦工程中的礦震、突水、頂板冒落、沖擊地壓、煤與瓦斯突出等。我國煤炭開采以井工為主，大多在地下施工，不可避免的穿越各種斷層。斷層較大時對采礦工程影響較大，煤礦經(jīng)濟效益好時采礦工程中常常避開這些斷層，因此較大斷層附近滯留了大量的煤炭資源。在當(dāng)前國家壓縮產(chǎn)能、煤炭行業(yè)大調(diào)整的背景下，煤炭企業(yè)迫切需要回采這些煤質(zhì)優(yōu)良的斷層資源，尤其是華東老礦區(qū)不得不依靠回收斷層附近煤炭資源維持礦區(qū)社會穩(wěn)定。而近斷層煤炭資源開采面臨著多種重大災(zāi)害風(fēng)險，如突水、頂板冒落、沖擊地壓、煤與瓦斯突出等。這些災(zāi)害發(fā)生的根本原因在于采礦活動破壞了斷層附近巖層的平衡狀態(tài)，而認(rèn)識斷層與采礦工程相互作用下區(qū)域巖體的應(yīng)力、變形、破壞演化規(guī)律是防治相關(guān)災(zāi)害的基礎(chǔ)。

因此，研究出能夠在實驗室模擬斷層形成過程的試驗裝置，對于斷層對采動應(yīng)力傳導(dǎo)作用機制、采動應(yīng)力與斷層相互作用下致災(zāi)機理以及近斷層煤炭安全開采與災(zāi)害防治等方面的研究具有重大意義。現(xiàn)有的實驗室斷層形成模擬裝置，都是通過上下及水平擠壓作用，將巖層整體剪切破壞而形成斷層，因此斷層的產(chǎn)生角度是確定的。而在實際的煤礦開采中的斷層多為預(yù)先鋪設(shè)出來，未考慮斷層產(chǎn)生應(yīng)力變化及形成后內(nèi)部應(yīng)力情況，因此對于上述問題的研究也不具備太大的參考意義。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述存在的技術(shù)問題，本實用新型提供了一種用于模擬正斷層形成的試驗裝置，在試驗裝置兩個分體底座之間設(shè)計三角鋼板與梯形鋼板的連接結(jié)構(gòu)，通過改變?nèi)卿摪搴吞菪武摪宓拈L度及傾角，可控制斷層起裂位置、傾角的不同，能夠真實再現(xiàn)正斷層形成的過程、斷層兩盤相互擠壓作用、位移變形及采動過程中頂?shù)装迤茐目迓溥^程，同時可以模擬正斷層形成后對煤層的開挖，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，模擬效果真實準(zhǔn)確。

為達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種用于模擬正斷層形成的試驗裝置，包含有試驗臺架和設(shè)置于試驗臺架上的上部加壓裝置、左承壓擋板、右承壓擋板、底座和前后透明高壓擋板，所述上部加壓裝置的各壓頭無縫對接組成形成上部壓板，與左承壓擋板、右承壓擋板、底座及前后透明擋板組合形成模擬地層材料填裝區(qū)，所述左承壓擋板與若干恒壓油缸連接，所述底座由左右兩部分組合而成，左側(cè)底座與所述左承壓擋板連接，并可沿左承壓擋板底部上下移動、左右滑動，右側(cè)底座與所述右承壓擋板連接，并其上部可沿右承壓擋板底部上下移動，所述左側(cè)底座右側(cè)頂部沿側(cè)面固定連接梯形鋼板，所述梯形鋼板的頂面與左側(cè)底座頂部平齊，所述右側(cè)底座的左側(cè)頂部沿側(cè)面連接一三角鋼板，所述三角鋼板的頂角固定在右側(cè)底座的側(cè)面頂部，所述三角鋼板的底角與右側(cè)底座的底部滑動連接，所述梯形鋼板與三角鋼板兩側(cè)邊相接使左側(cè)底座與右側(cè)底座對接形成具有同一頂部平面的整體，而連接處底部中空，所述上部加壓裝置加壓后通過所述梯形鋼板和三角鋼板運動造成底座上左右兩側(cè)的模擬地層材料位移變形，模擬形成正斷層。

所述左側(cè)底座包含有左彈簧組、滑動裝置、左側(cè)連接鋼板和左滾軸，所述左彈簧組固定設(shè)置于滑動裝置上，所述左側(cè)連接鋼板設(shè)置于左彈簧組頂部并通過若干左滾軸與左承壓擋板底部的滑槽連接，實現(xiàn)左側(cè)連接鋼板在豎直方向上的運動，所述滑動裝置底部滑槽與左承壓擋板底部的滑槽相連通，實現(xiàn)滑動裝置在水平方向上的運動。

所述右側(cè)底座包含有右側(cè)彈簧組、底部鋼板、右側(cè)連接鋼板和右滾軸，所述右側(cè)彈簧組設(shè)置于底部鋼板與右側(cè)連接鋼板之間，所述右側(cè)連接鋼板與右承壓擋板的底部滑槽通過若干右滾軸連接，實現(xiàn)右側(cè)連接鋼板在豎直方向上的運動，所述底部鋼板左側(cè)設(shè)置滑槽，通過滾軸與三角鋼板底角連接。

所述上部加壓裝置底部設(shè)置柔性加載裝置，所述柔性加載裝置包含有油袋、進油管、出油管和油箱，所述油箱通過進油管和出油管與油袋連接，所述進油管上設(shè)置限壓閥、出油管上設(shè)置穩(wěn)壓閥，通過油箱上的控制臺控制柔性加載。