[发明专利]模拟采空区三带煤岩体渗透扩散吸水的试验系统及方法

权利要求书

1.一种模拟采空区三带煤岩体渗透扩散吸水的试验方法，其特征在于，采用控制变量法，研究采空区三带煤岩体的渗透规律、水质对煤岩体的作用规律以及水压对煤岩体的作用规律，

煤岩试件包括用于模拟弯曲沉降带的完整型煤试件、用于模拟裂隙带的含裂隙型煤试件以及用于模拟冒落带的散煤试件，所述含裂隙型煤试件分别含单一裂隙、平行裂隙和汇交裂隙；

试验装置包括渗透试验装置、供水装置、钻芯装置、水质分析装置和图像化装置；

所述渗透试验装置包括缸体（1）；

所述缸体（1）包括与所述供水装置连通的进水区（I）、用于放置所述煤岩试件且具有可视窗（2）的试验区（II）以及与所述水质分析装置连通的排水区（III）；

所述供水装置用于向所述进水区（I）提供不同水质、不同水压的模拟水源；

所述钻芯装置包括用于对所述含裂隙型煤试件进行钻芯取样的取样器（3）；

所述水质分析装置用于收集并分析从所述排水区（III）排出的水样；

所述图像化装置用于透过所述可视窗（2）记录所述含裂隙型煤试件中裂隙的扩展与发育情况；

试验方法包括下述步骤:

S1，制备煤岩试件，将钻孔采集的煤岩样品筛分，放入模具，加水加压制成完整型煤试件和含裂隙型煤试件，散煤试件采用筛分后的煤岩样品；

S2，将模拟水源注入供水装置，将完整型煤试件置于试验区II内，供水装置将模拟水源以恒定压力注入进水区I，通过水质分析装置中的水质分析仪分析水质变化情况，试验温度为恒定温度，渗透时间是固定值；

S3，收集并分析从煤试件流出的水样；

S4，将完整型煤试件取出，放入含裂隙型煤试件和散煤试件，重复步骤S2-S3；得到采空区三带煤岩体的渗透规律；

其中，步骤S2中模拟水源压力、试验温度和渗透时间不变，改变模拟水源中成分的含量，收集并分析从煤试件流出的水样，得到水质对煤岩体的作用规律；

步骤S2中模拟水源的成分、试验温度和渗透时间不变，改变模拟水源的压力，收集并分析从煤试件流出的水样，得到水压对煤岩体的作用规律。

2.根据权利要求1所述的模拟采空区三带煤岩体渗透扩散吸水的试验方法，其特征在于，其中，在进行含裂隙型煤试件的渗透实验时，步骤S3还包括：通过图像化装置记录渗透过程所述含裂隙型煤试件中裂隙的扩展与发育情况，并通过取样器（3）对所述含裂隙型煤试件进行钻芯取样以观察裂隙的溶蚀情况。

3.根据权利要求1所述的模拟采空区三带煤岩体渗透扩散吸水的试验方法，其特征在于，所述进水区（I）、试验区（II）以及排水区（III）横向设置。

4.根据权利要求1所述的模拟采空区三带煤岩体渗透扩散吸水的试验方法，其特征在于，所述渗透试验装置还包括用于封闭所述缸体（1）开口的压盖（4）；

所述压盖（4）上设置有供所述取样器（3）取样的取样口（5）。

5.根据权利要求1所述的模拟采空区三带煤岩体渗透扩散吸水的试验方法，其特征在于，所述进水区（I）和试验区（II）之间以及所述试验区（II）与排水区（II）之间通过设置在缸体（1）内壁上的环形挡板（6）分隔；

所述环形挡板（6）与所述缸体（1）内壁之间设置有密封条。

6.根据权利要求5所述的模拟采空区三带煤岩体渗透扩散吸水的试验方法，其特征在于，所述渗透试验装置还包括筛网；

所述环形挡板（6）上设置与所述筛网配合的嵌合槽。

7.根据权利要求1所述的模拟采空区三带煤岩体渗透扩散吸水的试验方法，其特征在于，所述供水装置包括第一储水罐（7）、注水泵（8）和水表（9）；

所述第一储水罐（7）和注水泵（8）之间、注水泵（8）与水表（9）之间以及水表（9）与进水区（I）的进水口（10）之间均通过管路连接。