[发明专利]充填开采平面应变模拟试验装置及方法

权利要求书

1.一种充填开采平面应变模拟试验装置，其特征在于：它包括充填有仿真煤岩层（1）的试验模型架，试验模型架的仿真煤层处设有仿真充填开采模拟系统，试验模型架的顶部连接有等效加载系统，仿真充填开采模拟系统上连接有信息采集系统；

所述的试验模型架主要由立架（22）、防倒脚架（12）、护板（26）构成，其中立架（22）包括底槽座（27）、与底槽座（27）成角度开合的下托板（24），下托板（24）的开合一端端头铰接有设在调角丝杠（9）上的定位块（10），调角丝杠（9）的底部设有可在底槽座（27）滑动的滑块（11），下托板（24）的上方经支撑柱（25）铰接有上托板（23）；立架（22）的调角丝杠（9）一侧设有防倒脚架（12），立架（22）的前后依次设有多个固定在立架（22）上的横排护板（26）；

所述的仿真充填开采模拟系统包括支撑架（8）、设在支撑架（8）上的模拟综采充填支架（13），模拟综采充填支架（13）的后部设有机玻璃挡板（2），支撑架（8）上设有使有机玻璃挡板（2）移动的上、下滑槽（3、4）；模拟综采充填支架（13）包括推压板（5）、与推压板（5）相连的推压双向油缸（6），推压双向油缸（6）的前部设有固定块（7），推压双向油缸（6）经油管（14）连接有油泵（15）；

所述的等效加载系统包括设在立架（22）顶部的条状水袋（16），条状水袋（16）的两侧设有与水泵（21）相连的进、出水管（17、18），进水管（17）上设有压力表（19）和水阀（20）；

所述的信息采集系统主要由埋设在仿真煤岩层（1）和仿真采空区充填物料（28）内的压力传感器（29）、设在仿真煤岩层（1）表面的多个位移传感器（30）、与压力传感器（29）和位移传感器（30）相连的采集器（31）构成。

2.根据权利要求1所述的充填开采平面应变模拟试验装置，其特征在于：所述的底槽座（27）与下托板（24）开合之间的角度为0～60°。

3.一种如权利要求1所述装置的充填开采平面应变模拟试验方法，其特征在于包括如下步骤：

a．安装试验模型架，在试验模型架内由下往上依次铺设仿真煤岩层（1），并在铺设的仿真煤岩层（1）中埋设外接采集器（31）的压力传感器（29）和位移传感器（30）；

b．在试验模型架的顶部安装条状水袋（16），开启等效加载系统对仿真煤岩层（1）施加载荷，待铺设的仿真煤岩层（1）稳定后，拆除立架（22）上预开采煤层外的横排护板（26），并在仿真煤岩层（1）的预开采煤层外安装仿真充填开采模拟系统；

c．通过仿真充填开采模拟系统，依次模拟采煤工作面的开采及采空区的充填过程，并在仿真采空区充填物料（28）内埋设外接采集器的压力传感器（29）；

d．滑动有机玻璃挡板（2）挡住仿真采空区充填物料（28），启动油泵（15）带动推压双向油缸（6）推压仿真采空区充填物料（28）直至密实，通过信息采集系统实时监测充填过程中仿真采空区充填物料（28）及仿真煤岩层（1）内的压力、位移变化情况；

e．重复步骤c和d，完成模拟采煤工作面开采及不同压力下的采空区充填过程。