[發明專利]一種煤巖體固液耦合相似模擬實驗裝置與使用方法

有效

• 申請號: 202210000066.5
• 申請日: 2022-01-01
• 公開（公告）號: CN114235585B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 龐義輝;王泓博;杜昭;魏文勝;石瑤玉
• 申請（專利權）人: 天地科技股份有限公司;中煤科工開采研究院有限公司;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種煤巖體固液耦合相似模擬實驗裝置，主要包括實驗主體承載架、側向承載架、第一加載機構、第二垂向加載機構、第三側向加載機構、液壓千斤頂、穩定支撐梁；由一個所述實驗主體承載架、兩個所述側向承載架、一個所述第一加載機構、一個所述第二垂向加載機構、兩個所述第三側向加載機構、兩個所述液壓千斤頂、一根所述穩定支撐梁組成所述的煤巖體固液耦合相似模擬實驗裝置。基于該實驗裝置，可以實現對煤層與巖層組合體進行固液耦合實驗，解決了傳統實驗裝置不能對水壓、礦山壓力進行調節的難題。

技術領域

本發明涉及煤炭領域，尤其涉及一種用于對煤層與巖層組合體進行固液耦合相似模擬實驗的實驗裝置與使用方法。

背景技術

相似材料模擬實驗是以工程現場的地質條件、受力條件、邊界條件等為基礎，采用幾何相似、力學相似、物理參數相似等相似理論，在實驗室重現工程現場的一種技術手段，廣泛應用于采礦工程、土木工程、巖土工程等工程技術領域。

目前，傳統的相似模擬實驗主要對煤層與巖層組合體進行礦山壓力顯現模擬，極少能實現固液耦合相似模擬，部分學者開展了小尺度煤體或巖體試件的滲流實驗，例如，發明專利CN202110000142.8公開了一種固液耦合實驗裝置與實驗方法，但該裝置主要用于對煤體或巖體試件的滲流過程進行分析，重點對小尺度煤體或巖體試件進行加卸載滲流實驗分析，不能進行大尺度的煤層與巖層組合體相似模擬實驗；部分學者對傳統相似模擬實驗系統進行改進，從而滿足固液耦合相似模擬實驗的基本要求，例如，發明專利CN201910567055.3公開了一種用于煤層開挖的三維固液耦合相似模擬系統及方法，但該系統與傳統的煤層開挖相似模擬實驗系統并無太大差異，且難以實現對水壓、礦山壓力的調整；發明專利CN201910513853.8公開了一種三維固液耦合相似模擬煤層采空區積水的裝置與方法，但該系統不能進行加卸載變化控制，難以模擬水壓、礦山壓力變化對煤體、巖體強度的影響；發明專利CN201811416280.9公開了一種采動覆巖固液耦合三維無損監測系統及方法，該系統主要對采場上方巖層的滲流規律進行模擬，同樣不能實現對煤層與巖層組合體在固液耦合作用下的應力、滲流、損傷破壞情況進行模擬。

綜合上述分析可知，現有固液耦合實驗裝置不能對水壓、礦山壓力變化進行控制，不能實現對煤層與巖層組合體在礦山壓力、水壓的聯合作用下，模擬分析煤層、巖層的應力、滲流、損傷、破壞等變化情況，國內外均無相關相似模擬實驗裝置。

發明內容

基于以上問題，本發明提出一種煤巖體固液耦合相似模擬實驗裝置與使用方法，能夠對煤層與巖層組合體承受的水壓、礦山壓力進行調整，實現在水壓、礦山壓力聯合作用下對煤層與巖層組合體的應力、滲流、損傷破壞進行相似模擬實驗分析。

本發明提出一種煤巖體固液耦合相似模擬實驗裝置，包括：

實驗主體承載架、側向承載架、第一加載機構、第二垂向加載機構、第三側向加載機構、液壓千斤頂、穩定支撐梁；

由一個所述實驗主體承載架、兩個所述側向承載架、一個所述第一加載機構、一個所述第二垂向加載機構、兩個所述第三側向加載機構、兩個所述液壓千斤頂、一根所述穩定支撐梁組成所述的煤巖體固液耦合相似模擬實驗裝置；

所述第一加載機構的兩端分別與兩個所述液壓千斤頂的一端進行連接，所述液壓千斤頂的另一端與所述實驗主體承載架連接；

所述側向承載架分別與實驗主體承載架、第二垂向加載機構、第三側向加載機構、穩定支撐梁進行連接；

所述第二垂向加載機構的兩端分別與兩個所述側向承載架連接；

所述第三側向加載機構與側向承載架連接；

所述穩定支撐梁的兩端分別與兩個所述側向承載架連接。