[发明专利]一种模拟采空区沉降机制的试验装置和试验方法

权利要求书

1.一种模拟采空区沉降机制的试验装置，包括模型箱、设置在模型箱中的传感器、与传感器输出端相连的数据采集仪和与数据采集仪相连的电脑，其特征在于：所述的模型箱包括箱体、设置在箱体底部的下伏地层模拟层、设置在下伏地层模拟层上方的煤层模拟层、和设置在煤层模拟层上覆的多层地质模拟层F₁、F₂……F_n，所述的下伏地层模拟层、煤层模拟层和多层地质模拟层F₁、F₂……F_n依据地质体原型根据几何相似与物理相似进行模拟，所述的箱体上设置有挖煤口，所述的挖煤口上设置有调节法兰，所述的传感器包括位移传感器和压力传感器，所述的位移传感器和压力传感器通过数据线分别连接到相应的数据采集仪，所述多层地质模拟层F₁、F₂……F_n中均设置有位移传感器和压力传感器。

2.根据权利要求1所述的一种模拟采空区沉降机制的试验装置，其特征在于：所述的多层地质模拟层F₁、F₂……F_n中设置的位移传感器和压力传感器的布置点以采空区的竖向中心线呈左右对称布设。

3.根据权利要求2所述的一种模拟采空区沉降机制的试验装置，其特征在于：所述的煤层模拟层上覆各个地质模拟地层中的位移传感器和压力传感器布置点纵向至少设置一排。

4.根据权利要求1所述的一种模拟采空区沉降机制的试验装置，其特征在于：所述的箱体的底部安装有4个车轮。

5.根据权利要求1所述的一种模拟采空区沉降机制的试验装置，其特征在于：所述的位移传感器是磁环式高精度位移传感器。

6.一种模拟采空区沉降机制的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)根据具体工程及试验模型大小确定相似比，确定下伏地层模拟层、煤层模拟层以及多层地质模拟层F₁、F₂……F_n的层厚，所述的下伏地层模拟层和多层地质模拟层F₁、F₂……F_n依据地质体原型根据物理相似进行模拟，并布置位移传感器与压力传感器的位置；

(2)分别把下伏地层模拟层、煤层模拟层以及多层地质模拟层F₁、F₂……F_n由下而上进行填充；

(3)在填充相似材料的过程中，根据要求将位移传感器和压力传感器的数据归零，与数据线连接好，并预埋在要求的布置点位置处；

(4)传感器各数据线分别与相应的采集仪连接好，然后再与电脑连接；

(5)对地层进行观察，待其稳定后，调整调节法兰设定好煤层模拟层的开挖厚度，然后模拟开挖过程，对采空区上方多层地质模拟层F₁、F₂……F_n的地层变形及地层压力的变化进行观测，通过位移传感器和压力传感器采集的数据研究采空区的沉降及变形规律。

7.根据权利要求6所述的一种模拟采空区沉降机制的试验方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的多层地质模拟层F₁、F₂……F_n中设置的位移传感器和压力传感器的布置点以采空区的竖向中心线呈左右对称布设。

8.根据权利要求7所述的试验方法，其特征在于：所述的煤层模拟层上覆各个地质模拟地层中的位移传感器和压力传感器布置点至少设置一排。