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原文传递煤系断层形成模拟试验装置及正、逆断层模拟试验方法

专利名称：	煤系断层形成模拟试验装置及正、逆断层模拟试验方法
摘要：	一种煤系断层形成模拟试验装置及正、逆断层模拟试验方法，涉及相似材料模拟试验技术领域，包括液压升降装置、下角度调整装置、推杆装置、上部加载装置、上角度调整装置、侧向加载装置和透明侧板，液压升降装置和角度调整机构设置在实验体下方，上部加载装置和上角度调整装置设置在实验体上方，透明侧板设置在实验体的后侧面，侧向加载装置设置在实验体的端面。利用该装置模拟正断层时，下角度调整装置的倾斜板和上角度调整装置的倾斜推板的倾角相同，上部加载系统向下加载，形成正断层；模拟逆断层时在实验体的底部设置断层诱发装置，通过侧向加载装置加载形成逆断层。本发明解决了模拟断层的断层倾角和起裂位置控制不方便的技术问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东科技大学
发明人：	陈绍杰;李志远;张鑫源;夏治国;姜天琦;崔健;尹大伟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910274040.8
公开号：	CN110006757A
代理机构：	青岛智地领创专利代理有限公司
代理人：	张凯
分类号：	G01N3/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	266590 山东省青岛市黄岛区经济技术开发区前湾港路579号
主权项：	1.一种煤系断层形成模拟试验装置，包括底座、立柱、顶梁和挡板，底座的两端设置有立柱，立柱之间的底座上还设置有挡板，立柱的上端通过顶梁连接，实验体放置在挡板之间，其特征在于，还包括液压升降装置、下角度调整装置、推杆装置、上部加载装置、上角度调整装置、侧向加载装置和透明侧板，所述液压升降装置设置在底座上，连接底座和实验体；所述下角度调整装置贴邻液压升降装置设置，推杆装置连接下角度调整装置和立柱；所述上部加载装置设置在顶梁和上角度调整装置之间，上角度调整装置和挡板的上部相连；所述侧向加载装置压设在实验体端面上，所述透明侧板设置在实验体的后侧面上。 2.根据权利要求1所述的一种煤系断层形成模拟试验装置，其特征在于，所述侧向加载装置包括加载油缸和侧滑板，所述加载油缸的压头穿过挡板和侧滑板相连，侧滑板压设在实验体的侧端面上。 3.根据权利要求2所述的一种煤系断层形成模拟试验装置，其特征在于，所述侧滑板和压头之间通过滑轨相连，所述侧滑板沿压头上下滑动。 4.根据权利要求1所述的一种煤系断层形成模拟试验装置，其特征在于，所述液压升降装置包括滑块、液压缸和滑动挡板，实验体放置在滑动挡板上方，滑块沿底座上的滑轨移动，滑块的上方固定有液压缸，液压缸和滑动挡板相连。 5.根据权利要求4所述的一种煤系断层形成模拟试验装置，其特征在于，所述下角度调整装置包括倾斜板、伸缩杆和下挡板，所述下挡板和滑动挡板相邻，倾斜板和下挡板的端部铰接，伸缩杆的两端分别与倾斜板和下挡板铰接。 6.根据权利要求1所述的一种煤系断层形成模拟试验装置，其特征在于，所述上角度调整装置包括加压板、倾斜推板、上挡板、角度调节推杆和伸缩推杆，所述加压板的端部设置有滑轮，角度调节推杆调整倾斜推板的倾斜角度，伸缩推杆的端部固定在挡板上。 7.一种正断层模拟试验方法，利用权利要求1至6任一项所述的一种煤系断层形成模拟试验装置，其特征在于，步骤包括： A.确定正断层起裂位置，推杆装置推动下挡板的端部移动至起裂位置； B.确定断层倾角，调整倾斜板和下挡板之间的角度与断层倾角互补； C.液压升降装置调整液压缸位置和高度将滑动挡板升至和下挡板齐平并接触； D.确定实验体长度，固定实验体两端的挡板，同时固定实验体后侧面上的透明侧板； E.从下部至上方逐层固定实验体前方的前挡板，并分层铺设相似材料，并在模拟煤岩层之间逐层铺设应力传感器； F.安装上角度调整装置，通过调整角度调节推杆使倾斜推板和上挡板之间的夹角等于断层倾角； G.上部加载装置施加载荷，形成正断层，并观测正断层的形成过程。 8.一种逆断层模拟试验方法，利用权利要求1至6任一项所述的一种煤系断层形成模拟试验装置，其特征在于，步骤包括： A.液压升降装置调整液压缸位置和高度将滑动挡板升至和下挡板齐平并接触； B.确定断层倾角和断层起裂位置，在起裂点安装固定断层诱发试验块体； C.确定实验体的长度，固定实验体两端的挡板，同时固定实验体后侧面上的透明侧板； D.从下部至上方逐层固定实验体前方的前挡板，并分层铺设相似材料，并在模拟煤岩层之间逐层铺设应力传感器； E.侧向加载装置施加载荷，形成逆断层，并观测逆断层的形成过程。 9.根据权利要求7所述的一种正断层模拟试验方法，其特征在于，所述正断层形成后，拆除模拟煤层和顶底板层位置的前挡板，然后开挖模拟煤层，模拟正断层处的采动致灾机理。 10.根据权利要求8所述的一种逆断层模拟试验方法，其特征在于，所述断层诱发试验块体的底角等于断层倾角；所述逆断层形成后，拆除模拟煤层和顶底板层位置的前挡板，然后开挖模拟煤层，模拟逆断层处的采动致灾机理。
所属类别：	发明专利