[發(fā)明專利]一種巷道掘進沖擊地壓動力災害實驗方法和裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011246447.9 | 申請日： | 2020-11-10 |
| 公開（公告）號： | CN112461669B | 公開（公告）日： | 2021-09-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王桂峰;沈承德;曹安業(yè);鞏思園;竇林名;蔡武 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國礦業(yè)大學 |
| 主分類號： | G01N3/12 | 分類號： | G01N3/12;G01N3/307;G01N3/02 |
| 代理公司： | 南京天華專利代理有限責任公司 32218 | 代理人： | 瞿網(wǎng)蘭 |
| 地址： | 221116*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 巷道 掘進 沖擊 地壓 動力 災害 實驗 方法 裝置 | ||
一種巷道掘進沖擊地壓動力災害實驗方法及裝置，其特征在于所述的實驗方法包括模擬正常地質(zhì)條件下巷道掘進的實驗和模擬異常地質(zhì)條件下巷道掘進的實驗；它們均包括（1）配制試樣；（2）對試樣施加靜態(tài)載荷，模擬煤礦井下掘進工作面周邊巖體實際受力環(huán)境；（3）通過計算機程序控制刀具運動軌跡模擬掘進，采集試樣掘進過程中反饋出的聲電和力學信號；（4）將刀具撤出試樣，采集試樣停掘過程中反饋出的聲電和力學信號；（5）分別在步驟2和步驟3中，施加動載荷，由計算機控制動態(tài)加載波形特征、施加時間參數(shù)；（6）改變動載波形形式和強度，直至試樣發(fā)生沖擊破壞，得到巷道沖擊破壞的條件準則等步驟。本發(fā)明能為煤礦巷道掘進沖擊地壓的預警與防治提供理論參考與科學對策。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種礦山巷道技術(shù)，尤其是一種礦山巷道掘進試驗技術(shù)，具體地說是一種巷道掘進沖擊地壓動力災害實驗方法及裝置。
背景技術(shù)
沖擊地壓是煤礦巷道圍巖由于彈性變形能的瞬時釋放而產(chǎn)生的突然、劇烈破壞的動力現(xiàn)象。
目前，巷道掘進時沖擊地壓發(fā)生的機理還不清楚，缺乏針對性危險性監(jiān)測、預警與防治基礎(chǔ)理論。試驗研究是揭示煤巷掘進沖擊地壓機理的重要研究手段。然而，配置不同地質(zhì)條件下的煤巖層結(jié)構(gòu)試樣，并對試樣分別施加單向、雙向、三向靜載荷，模擬井下工程巖體受力環(huán)境，同時實驗室模擬掘進作業(yè)，并施加動載擾動，系統(tǒng)研究掘進過程中煤巖體動態(tài)調(diào)整的應力在復合礦震、頂板破斷等動載時，煤巖體應力、能量演變及沖擊破壞的規(guī)律，揭示掘進巷道沖擊地壓災害發(fā)生機理及其內(nèi)在孕育機制等內(nèi)容的試驗研究還不多見，其原因是缺乏相應的試驗方法和設(shè)備。
利用巷道掘進沖擊地壓動力災害實驗方法和裝置，可以獲得沖擊地壓災害演化過程與動力學機制、響應信號和前兆特征，確定地質(zhì)賦存環(huán)境對沖擊地壓發(fā)生的影響規(guī)律，揭示巷道掘進沖擊地壓機理，為巷道掘進沖擊地壓的監(jiān)測和防范解危提供理論依據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的實驗裝置不能有效模擬巷道掘進過程中的真實受力情況，尤其是無法模擬掘進過程對安全性的影響的問題，發(fā)明一種巷道掘進沖擊地壓動力災害實驗方法，同時提供一種相應的實驗裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一是：
一種巷道掘進沖擊地壓動力災害實驗方法，其特征在于：包括正常地質(zhì)條件下巷道掘進和異常地質(zhì)條件下巷道掘進沖擊地壓動力災害實驗方法，所述的正常地質(zhì)條件下巷道掘進沖擊地壓動力災害實驗方法包括以下步驟：
（1）配制試樣；根據(jù)煤礦井下掘進工作面煤巖層結(jié)構(gòu)及其物理力學性質(zhì)、實際和實驗室模擬掘進的巷道尺寸，利用相似準則完成正常層狀結(jié)構(gòu)煤巖試樣的配制；
（2）對試樣施加靜態(tài)載荷，模擬煤礦井下掘進工作面周邊巖體實際受力環(huán)境；
（3）通過計算機程序控制刀具空間運動軌跡，在試樣內(nèi)部模擬煤礦井下生產(chǎn)班時巷道的掘進作業(yè)，巷道形狀為拱形、正方形、梯形之一；在掘進過程中利用聲發(fā)射傳感器、電磁輻射傳感器和力學傳感器采集掘進過程中的聲電和力學信號；
（4）模擬掘進完成一定距離后，將刀具撤出試樣，利用聲發(fā)射傳感器、電磁輻射傳感器和力學傳感器采集試樣停掘過程中試驗應力調(diào)整而反饋出的聲電和力學信號，利用微型攝像機觀測巷道表面變形及破裂情況；
（5）分別在步驟2和步驟3中，施加動載荷，由計算機控制動態(tài)加載波形特征、施加時間參數(shù)，加載波形包括：正弦波、半正弦波、三角波、半三角波、方波、半方波、斜波之一；或讀取礦井采集的礦震波形文件加載；
（6）改變動載波形形式和強度，直至試樣發(fā)生沖擊破壞，得到巷道沖擊破壞的條件準則；
（7）重復步驟（2），改變載荷加載形式為單向、雙向和三向、改變靜態(tài)載荷強度，重復步驟（3）、（4）、（5）、（6），研究不同應力條件對掘進沖擊地壓發(fā)生的影響規(guī)律；
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