[发明专利]煤层注水润湿影响采动作用下煤体变形试验方法

说明书

本发明公开了一种煤层注水润湿影响采动作用下煤体变形试验方法，步骤为：制作试验装置，包括“凹”字形的密封腔体和透明盒，密封腔体的凹口部构成试件放置腔，前压板配备有前压杆，试件放置腔左、右、后侧配备有侧压板，侧压板的首端开有透气孔，侧压板配备有侧压杆，上垫板上方前后紧挨地设置有上压板，上压板均配备有上压杆，上压杆的端头采用两块夹板之间安装球形滚珠的结构；准备煤粉；型煤试件制备；型煤试件及注水管安装；施加三轴应力；施加瓦斯压力；注水润湿；进行试验；同组其他试验，依次增加注水管的注水量；整理试验数据。从而进行煤层注水润湿与采动作用下煤体变形的三轴真实模拟试验。

技术领域

本发明属于煤矿安全技术领域，具体地讲，涉及一种煤层注水润湿影响采动作用下煤体变形试验方法。

背景技术

煤炭是我国能源的主体，在国家《能源中长期发展规划纲要(2004--2020年)》中明确指出，我国将“坚持以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展的能源战略”。显然，煤炭工业是我国的基础产业，其能否健康、稳定、持续发展，关系到国家能源安全。在我国一次能源消费结构中，煤炭约占67％，预计2050年仍将占50％以上，因此，煤炭在相当长的一段时期内将一直是我国居支配地位的主要能源。

然而，伴随煤炭开采的冲击地压、瓦斯、水灾和火灾等矿业灾害事故，不仅造成人民生命财产的巨大损失和环境灾害，而且还制约着煤炭工业生产的发展，乃至整个国民经济和社会的可持续发展。

煤层注水预防冲击地压、煤和瓦斯突出灾害及对采掘工作面降尘已经有较长的历史。实践证实：只要注水工艺参数确定合适，则注水对于预防冲击地压、煤和瓦斯突出灾害及对采掘工作面降尘是有效的，而且应用面广。煤层注水既可以用于区域性预防危险的发生，又能应用于已有危险的区域进行解危.而且是有希望对顶扳、断层冲击地压进行有效防治的措施。但是，迄今为止，对煤层注水的研究都是现场试验，基本上没有进行过理论研究。因此，开展煤层注水润湿影响采动作用下煤体变形动态试验，且通过透明材料实现煤与瓦斯突出的实时可视化，能为矿山灾害的风险识别提供理论支撑和工程指导。

目前，国内外学者在煤层注水润湿影响采动作用下煤体变形方面的研究多集中于现场，通过室内试验和理论研究较少，仍缺乏一种有效的试验装置及方法来模拟真三轴应力状态下煤层注水润湿影响采动作用下煤体变形，从而研究真三轴应力状态下煤层注水润湿对煤体变形的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种煤层注水润湿影响采动作用下煤体变形试验方法，用于研究真三轴应力状态下煤层注水润湿对煤体变形的影响。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种煤层注水润湿影响采动作用下煤体变形试验方法，包括以下步骤：

步骤一、制作试验装置；

所述试验装置包括“凹”字形的密封腔体，所述密封腔体的凹口朝向前方，在密封腔体的前方设置有与凹口部等高、等宽的透明盒，所述透明盒的后部、顶部均敞开并正好与凹口部相连接，所述透明盒与密封腔体共用同一底板，且密封腔体的凹口部与透明盒之间左右紧挨地设置有若干透明材质的前压板，从而使密封腔体的凹口部构成试件放置腔；

每个所述前压板均配备有前压杆，前压杆由前向后穿过透明盒与各自对应的前压板相连，每个前压板对应的前压杆各自独立控制，并通过依次卸载模拟工作面的掘进速度；所述试件放置腔的左侧、右侧、后侧分别配备有一块侧压板，侧压板的首端插入到密封腔体的对应侧壁上，并在首端开有透气孔用于连通试件放置腔与密封腔体，每块侧压板分别配备有一根侧压杆，侧压杆由外向内穿过密封腔体与侧压板的末端相连；所述试件放置腔及透明盒的内壁上缘共用同一上垫板，所述上垫板上方前后紧挨地设置有若干上压板，每个上压板均配备有上压杆，上压杆的端头采用两块夹板之间安装球形滚珠的结构，每个上压板对应的上压杆各自独立控制，并通过施加不同的载荷，以反映煤层顶板在非均布载荷下的不均匀变形；

所述密封腔体的侧壁上开有流体入孔，透明盒的侧壁上开有流体出孔；