[發(fā)明專利]一種考慮頂板影響的礦井復合型災害模擬試驗系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811476876.8
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN111272545A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田成林;胡千庭;梁運培;孫海濤;趙博;楊雪林;楊碩
• 申請（專利權(quán)）人: 田成林
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種考慮頂板影響的礦井復合型災害模擬試驗系統(tǒng)及方法，由動力加載模塊，耐高壓密封腔體模塊及相應監(jiān)測設(shè)備構(gòu)成。試驗方法如下：將制備好的粘貼有應變片的煤巖組合體試件裝入耐高壓密封腔體；完成其他設(shè)備的安裝及調(diào)試并啟動；抽真空，充氣，加載并實時監(jiān)測腔體氣壓、煤巖體各自應變及聲發(fā)射特征；在試件破壞瞬間通過防爆型高速氣動閥卸壓，觀測災變過程中的動力顯現(xiàn)特征并分析。本發(fā)明可對礦井復合型災害災變各階段進行系統(tǒng)監(jiān)測同時為災變各階段的精確分析提供數(shù)據(jù)支撐，具有重要的理論意義和工程價值，而且對于深部開采誘發(fā)的沖擊地壓?煤與瓦斯突出等礦井復合動力災害的預測預防具有積極意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及室內(nèi)試驗設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種考慮頂板影響的礦井復合型災害模擬試驗系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

深部煤礦開采受高地應力、高溫、高巖溶水等威脅日趨嚴重，高強度開采(擾動)使得一些高瓦斯礦井發(fā)生復合型煤巖動力災害的概率顯著增大，此類動力災害兼具突出和沖擊地壓的部分特征，兩種動力災害互為共存、互相影響、相互復合。同時，深部復合煤巖動力災害是一個復雜的力學過程，災害發(fā)生過程中多種因素的相互交織，導致在事故孕育、發(fā)生、發(fā)展過程中可能互為誘因，互為強化，或產(chǎn)生“共振”效應，進而使得復合動力災害的發(fā)生機理更為復雜，理論研究更為困難。

以往針對煤巖瓦斯動力災害的研究往往僅考慮受采動影響的煤巖體及瓦斯作用，雖然一定程度考慮了頂板影響，但鑒于受力分析復雜、能量轉(zhuǎn)換不清晰、研究手段有限等一直未開展有效的研究，通常將頂板影響忽略，但實際上頂板在煤-巖-瓦斯動力災害的孕育、發(fā)展、直至激發(fā)階段一直有能量參與，但參與能量的具體來源及量化目前尚不清晰。

基于此，為進一步弄清復合動力災害發(fā)生機理及其能量轉(zhuǎn)換機制，開展相關(guān)的試驗研究不失為一種有效手段。考慮到復合動力災害具有巨大的破壞性和危害性，現(xiàn)場人為誘發(fā)復合動力災害不具可行性。因此，研發(fā)能夠滿足相應孕災、致災條件的試驗裝置并基于此開展系列室內(nèi)試驗，嘗試從能量角度進行量化研究，可進一步明確災變過程中頂板影響范圍(能量來源)及頂板能量積聚、傳遞及釋放機制，對于礦井復合型災害的預測及防治同樣具有重要現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種考慮頂板影響的礦井復合型災害模擬試驗系統(tǒng)及方法，開展頂板影響下的災害模擬試驗并對災變各階段參量進行系統(tǒng)監(jiān)測。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種考慮頂板影響的礦井復合型災害模擬試驗系統(tǒng)，包括動力加載模塊，所述動力加載模塊向耐高壓密封腔體模塊提供動力；所述耐高壓密封腔體模塊包括耐高壓密封腔體和底部的承壓底座；所述耐高壓密封腔體由三段可拼接的腔體組成，即上段部分、中段可替換部分和底段部分；

所述上段部分、中段可替換部分和底段部分順次連接且在連接處注有密封膠；

所述中段可替換部分外表面前后對稱開設(shè)有用于固定聲發(fā)射探頭的凹槽；

所述中段可替換部分左右開設(shè)有輸入端和輸出端；

所述輸入端與輸出端中心線連線過該連線所在的中段可替換部分的截面的中心；

所述凹槽中心線與輸入端和輸出端中心線在同一水平面且垂直于輸入端和輸出端中心線；

所述輸出端直徑d與耐高壓密封腔體直徑D比例范圍為[1/4,1/6]；

所述底段部分設(shè)有引線輸出端；

所述引線輸出端通過玻璃燒結(jié)連接器與外界連接；

所述輸入端一分為三且單獨控制，分別為抽真空端、充氣端及傳感器連接端；

所述輸出端通過防爆型高速氣動閥連接透明管道，所述透明管道上部平面開設(shè)有氣體壓力傳感器接口、溫度傳感器接口和氣體濃度傳感器接口；

所述透明管道旁架設(shè)有紅外熱像儀和多個分體式高速攝像機。