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原文传递一种考虑顶板影响的矿井复合型动力灾害模拟试验方法

专利名称：	一种考虑顶板影响的矿井复合型动力灾害模拟试验方法
摘要：	本发明公开了一种考虑顶板影响的矿井复合型动力灾害模拟试验方法，具体如下：将制备好的粘贴有应变片的煤岩组合体试件装入耐高压密封腔体；完成其他设备的安装及调试并启动；抽真空，充气，加载并实时监测腔体气压、煤岩体各自应变及声发射特征；在试件破坏瞬间通过防爆型高速气动阀卸压，观测灾变过程中的动力显现特征并分析。本发明同时提供了一种考虑顶板影响的矿井复合型动力灾害模拟试验系统。利用本发明可对矿井复合型灾害灾变各阶段进行系统监测同时为灾变各阶段的精确分析提供数据支撑，具有重要的理论意义和工程价值，对深部开采诱发的冲击地压‑煤与瓦斯突出等矿井复合动力灾害的预测及防治同样具有积极意义。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	田成林
发明人：	田成林;胡千庭;梁运培;孙海涛;赵博;杨雪林;杨硕
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201811476855.6
公开号：	CN110261220A
代理机构：	济南圣达知识产权代理有限公司
代理人：	赵妍
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	271000 山东省泰安市泰山区灵山大街132号
主权项：	1.一种考虑顶板影响的矿井复合型动力灾害模拟试验方法，其特征是，包括：第一步、试件制备基于顶板、底板及煤层厚度比制备煤岩组合体试件并分别在煤、岩表面粘贴应变片；第二步、试件安装及监测设备安装调试将制备好的煤岩组合体试件装入耐高压密封腔体经引线输出端连接玻璃烧结连接器进而与外接应变仪连接；将输出端各部件依次连接并调试；在耐高压密封腔体中段可替换部分外表面凹槽处安设声发射探头并调试；第三步、试验过程启动动力加载模块，向耐高压密封腔体内的煤岩组合体试件施加轴向压预紧力，保持试件稳定；通过抽真空端对耐高压密封腔体进行抽真空；向耐高压密封腔体注入吸附性气体并保持设定的吸附时间；待达到设定的吸附时间，通过动力加载模块按照位移加载方式加载，同步监测声发射信号及耐高压密封腔体内气压变化；逐步加载直至试件破坏，在煤岩组合体试件破坏瞬间打开防爆型高速气动阀，耐高压密封腔体瞬间卸压，同步记录透耐高压密封腔体内煤岩组合体试件声发射特征、明管道不同位置处的气体压力、气体浓度及温度，通过红外热像仪和分体式高速摄像机记录破碎并抛出的块状煤体的红外成像及运动特征；统计破碎并被抛出的块状煤的总量、几何特征及沿透明管道分布特征；第四步、结束一次试验对监测的数据收集、整理，结束一次试验；第五步、同组其他试验分别改变煤岩组合体中煤岩厚度比和/或气体压力，重复试验；第六步、试验结果分析对监测的数据数据系统分析并归纳总结。 2.如权利要求1所述的试验方法，其特征是，所述向耐高压密封腔体内的煤岩组合体试件施加轴向压预紧力为0.3～0.5kN；向耐高压密封腔体注入的吸附性气体的气压为0.1～2MPa，保持吸附时间不低于24h。 3.如权利要求1所述的试验方法，其特征是，所述动力加载模块通过T型刚性压头向耐高压密封腔体提供动力；所述耐高压密封腔体包括耐高压密封腔体本体和底部的承压底座；所述耐高压密封腔体本体由三段可拼接的腔体组成，即上段部分、中段可替换部分和底段部分；所述上段部分、中段可替换部分和底段部分顺次连接且在连接处注有密封胶；所述中段可替换部分外表面前后对称开设有用于固定声发射探头的凹槽；所述中段可替换部分左右开设有输入端和输出端；所述输入端与输出端中心线连线过该连线所在的中段可替换部分的截面的中心；所述凹槽中心线与输入端和输出端中心线在同一水平面且垂直于输入端和输出端中心线；所述输出端直径d与耐高压密封腔体本体直径D比例范围为[1/4,1/6]；所述底段部分设有引线输出端；所述引线输出端通过玻璃烧结连接器与外界连接；所述输入端一分为三且单独控制，分别为抽真空端、充气端及传感器连接端；所述输出端通过防爆型高速气动阀连接透明管道，所述透明管道上部平面开设有气体压力传感器接口、温度传感器接口和气体浓度传感器接口；所述透明管道旁架设有红外热像仪和多个分体式高速摄像机。 4.如权利要求3所述的试验方法，其特征是，所述传感器连接端连接的气体压力传感器监测耐高压密封腔体的压力；通过气体压力传感器接口连接的气体压力传感器监测透明管道内的气体压力；通过动力加载模块获得煤岩组合体试件总应力-应变，通过引线输出端获得煤岩组合体试件中煤、岩各自的应变；所述几何特征包括粒径及比表面积，沿透明管道分布特征包括抛出距离及抛出速度。 5.如权利要求1-4任意一项所述的试验方法，其特征是，所述动力加载模块包括刚性试验机及承压垫块；所述承压垫块包括叠加在一起的第一承压垫块和至少一块第二承压垫块，所述第一承压垫块的顶部和底部都开设有限位凹槽，顶部的限位凹槽与底部的承压底座相吻合，底部的限位凹槽与第二承压垫块顶部的限位凸起相吻合；所述第二承压垫块的底部均设有限位凹槽。 6.如权利要求3或4所述的试验方法，其特征是，所述T型刚性压头下部开设有密封凹槽并套有密封圈加以密封。 7.如权利要求1所述的试验方法，其特征是，所述透明管道通过可调支撑架支撑。 8.如权利要求3所述的试验方法，其特征是，所述气体压力传感器接口、温度传感器接口及气体浓度传感器接口为一组分布于透明管道同一截面上且沿透明管道等间距分布若干组。
所属类别：	发明专利