[发明专利]一种约束条件下煤体受载特性影响模拟实验装置及方法

权利要求书

1.一种约束条件下煤体受载特性影响模拟实验装置，包括：底座(5)、挡板(6)、刚箍、压头(8)；其特征在于：

底座(5)为矩形底座，该底座(5)上设置有与底座(5)四边分别平行的四个凹槽(51)，该四个凹槽(51)依次首尾相连形成矩形边框，所述凹槽(51)深度不小于10mm、宽度不小于5mm；

所述挡板(6)有四个、其厚度与所述凹槽(51)宽度配合、其长度分别与四个所述凹槽(51)配合、其高度相等；

所述钢箍(7)为矩形钢箍、其下部尺寸与所述凹槽(51)形成的矩形边框外尺寸相配合、其上部向内突出形成凸起部(71)，该凸起部(71)的突出高度不大于所述挡板(6)的厚度；

所述压头(8)底面与所述凹槽(51)形成的矩形边框内尺寸相配合，该压头(8)上端设有销钉孔(81)，压头(8)通过该销钉孔(81)安装在压力机上。

2.根据权利要求1所述的一种约束条件下煤体受载特性影响模拟实验装置，其特征在于：所述底座(5)为正方形底座，四个所述凹槽(51)长度相等、形成的矩形边框为正方形边框，所述挡板(6)高度大于所述凹槽(51)长度。

3.根据权利要求1或2所述的一种约束条件下煤体受载特性影响模拟实验装置，其特征在于：所述挡板(6)外表面设有把手。

4.一种约束条件下煤体受载特性影响模拟实验方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)计算压制煤体压力：根据待测煤体的埋深，计算压制煤体所需压力：P＝S×γ×H，S为所述凹槽(51)形成的矩形框内面积，γ为待测煤体的容重，H为待测煤体的埋深；

(2)预制立方煤体(9)：将四个所述挡板(6)分别插入所述底座(5)上的凹槽(51)内，四个挡板(6)围成立方槽，将钢箍(7)套装在挡板(6)上方以防止挡板(6)倾倒，在立方槽内部涂抹润滑剂，然后向立方槽内加入碎煤，并平整碎煤上表面；将所述压头(8)安装在压力机上，调整底座(5)位置使立方槽正对压头(8)，压头(8)下表面涂抹润滑剂，设置压力机的向下压力为P，然后运行压力机使压头(8)向下运动，压头(8)进入立方槽内，对煤体施加压力P，待煤体成型后，抬升压头(8)，完成立方煤体(9)压制；

(3)调节装置形成模拟实际煤体赋存状态的自由面与约束面：

①、当模拟的煤体只有一个自由面时：将钢箍(7)取下，去除一个挡板(6)形成煤体自由面，其余挡板(6)及压头(8)底面形成约束面；

②、当模拟的煤体具有两个自由面时：将钢箍(7)取下，去除相对的两个挡板(6)形成煤体自由面，其余挡板(6)及压头(8)底面形成约束面；

(4)压载实验：将钢箍(7)套装在挡板(6)上方，然后调节压力机至压头(8)轻触立方煤体(9)上表面，然后对压力机的载荷及位移清零，设置压力机待监测参数，对约束条件下的煤体进行加载特性实验；记录实验数据，并观察煤体变形特征，表面位移特征等。

5.根据权利要求4所述的一种约束条件下煤体受载特性影响模拟实验方法，其特征在于：所述润滑剂为凡士林。