[发明专利]深部开采采动应力场演变过程试验方法

摘要

本发明公开了一种深部开采采动应力场演变过程试验方法，属于采场应力演变试验方法领域。该试验方法可以依据煤体力学条件进行大块度煤体非均布动态加载，真实仿真煤体在弹性、塑性状态下的力学条件。其首先在工作面采集完整煤块制作大尺度煤体，然后准备并安装实验硬件，实验硬件包括试验加载组件、伺服组件、控制组件和声波监测组件，将制作好的大尺度煤体放入试验加载组件中的加载主框架内，启动液压伺服组件来控制侧压加载单元和轴压加载单元中的加载油缸；大尺度煤体受各加载点加载作用后，所受到的力和变形分别通过压力传感器、位移传感器进行监测，并通过数据线传递给控制组件，控制组件按试验人员要求绘制实时试验曲线。

主权项

一种深部开采采动应力场演变过程试验方法，其特征在于，包括以下步骤:a制作大尺度煤体，在工作面采集完整煤块，沿煤块层理方向切割成150mm×150mm×500mm后，晾干、作为大尺度煤体；b准备实验硬件，所述实验硬件包括试验加载组件、伺服组件、控制组件和声波监测组件；所述试验加载组件包括加载主框架、侧压加载单元和轴压加载单元，所述加载主框架包括底座、横梁和支撑框架，所述底座和支撑框架之间通过所述横梁连接，所述支撑框架为上横梁、下横梁、左立柱和右立柱组成的封闭框架，所述轴压加载单元位于所述左立柱和右立柱之间，所述轴压加载单元设置有五个独立的加载点；所述侧压加载单元有两个，分别设置在左、右立柱的两侧，每侧的侧压加载单元分别设置有三个独立的加载点；横梁和下横梁之间连接有左反力墙和右反力墙，每侧的侧压加载单元均包括侧向压头，侧向负荷传感器和侧向加载油缸，所述侧向负荷传感器位于所述侧向压头和所述侧向加载油缸中间，所述侧向压头用于对煤样进行加载，所述侧向加载油缸连接在所述左、右反力墙上；所述轴压加载单元包括竖向压头、竖向球铰、竖向负荷传感器、竖向连接杆和竖向加载油缸，所述竖向压头用于对煤样进行加载，所述竖向球铰位于所述竖向压头和所述竖向负荷传感器之间，所述竖向负荷传感器通过所述竖向连接杆连接所述竖向加载油缸，所述竖向加载油缸连接在所述支撑框架上；所述轴压加载单元的最大加载载荷为4500kN，位于两侧侧压加载单元上的加载点呈对称设置，每侧侧压加载单元的最大加载载荷为1200kN；所述的伺服组件用于多级可控的恒定油液流量控制，所述伺服组件包括采动应力伺服单元、伺服电机和EDC测控器；所述的采动应力伺服单元由永磁力矩马达、喷嘴、档板、阀芯、阀套和控制腔组成，所述EDC测控器具有多个测量通道，每个测量通道用于进行荷载、位移、变形单独控制或几个测量通道的联合控制，多种控制方式间实现无冲击转换；c安装，将步骤a所述的大尺度煤体放置在步骤b所述的加载主框架内，将上述伺服组件、控制组件和声波监测组件分别与所述试验加载组件连接；d加载，启动伺服组件，通过所述伺服组件控制所述侧向加载油缸和所述竖向加载油缸，开始加载每个加载油缸，单独控制加载力值和位移量；e接步骤d，大尺度煤体受各加载点加载作用后，所受到的变形和侧向力通过位移传感器和所述侧向负荷传感器进行监测，所受到的变形和竖向力通过位移传感器和所述竖向负荷传感器进行监测，并通过数据线传递给所述控制组件，控制组件按试验人员要求绘制实时试验曲线。