[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

摘要

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。

主权项

1.一种煤层注水润湿影响采动作用下煤体变形试验方法，其特征在于，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(1)，所述密封腔体(1)的凹口朝向前方，在密封腔体(1)的前方设置有与凹口部等高、等宽的透明盒(2)，所述透明盒(2)的后部、顶部均敞开并正好与凹口部相连接，所述透明盒(2)与密封腔体(1)共用同一底板(5)，且密封腔体(1)的凹口部与透明盒(2)之间左右紧挨地设置有若干透明材质的前压板(3)，从而使密封腔体(1)的凹口部构成试件放置腔(6)；每个所述前压板(3)均配备有前压杆(4)，前压杆(4)由前向后穿过透明盒(2)与各自对应的前压板(3)相连，每个前压板(3)对应的前压杆(4)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(6)的左侧、右侧、后侧分别配备有一块侧压板(7)，侧压板(7)的首端插入到密封腔体(1)的对应侧壁上，并在首端开有透气孔(7a)用于连通试件放置腔(6)与密封腔体(1)，每块侧压板(7)分别配备有一根侧压杆(8)，侧压杆(8)由外向内穿过密封腔体(1)与侧压板(7)的末端相连；所述试件放置腔(6)及透明盒(2)的内壁上缘共用同一上垫板(9)，所述上垫板(9)上方前后紧挨地设置有若干上压板(10)，每个上压板(10)均配备有上压杆(11)，上压杆(11)的端头采用两块夹板(11a)之间安装球形滚珠(11b)的结构，每个上压板(10)对应的上压杆(11)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(1)的侧壁上开有流体入孔(12)，透明盒(2)的侧壁上开有流体出孔(13)；步骤二、准备煤粉，将原煤破碎研磨至要求粒径范围，通过震动筛将研磨后煤粉筛分并烘干备用；步骤三、型煤试件制备，将煤粉按照粒径配比要求进行混合，并按比例添加煤粉粘结剂后搅拌均匀，将煤粉装入模具压制成方形块的型煤试件，压制时在型煤试件中预埋杆件，使型煤试件中预留注水孔；步骤四、型煤试件及注水管安装，将压制好的型煤试件放入试验装置的试件放置腔(6)内，注水管(18)前侧伸入型煤试件的注水孔内并将注水管(18)外壁与注水孔内壁粘接密封，所述注水管穿过前压板(3)并伸到透明盒(2)外，且注水管(18)与前压板(3)、透明盒(2)之间设置有密封圈；步骤五、施加三轴应力，对试验装置的左、右、后方的侧压杆(8)以及前压杆(4)、上压杆(11)施加应力，使型煤试件受到三轴约束；步骤六、施加瓦斯压力，通过流体入孔(12)向试验装置内注入瓦斯气体，瓦斯气体通过左、右、后方侧压板(7)上的透气孔(7a)进入型煤试件内部，使型煤试件内部形成一定的瓦斯压力并保持注气压力不变后进入下一步；步骤七、注水润湿，通过注水管(18)向型煤试件中注入预定水量，润湿部分煤体；步骤八、进行试验，将前压板(3)由左至右或由右至左按照设置的应力或位移变化速率向远离型煤试件的方向依次后撤，通过记录左、右、后方侧压板(7)和上压板(10)不同位置处位移量，获得煤层变形数据，同时记录流体出孔(13)瓦斯流量变化；步骤九、同组其他试验，重复步骤四至步骤八，每重复一次增加一次通过注水管(18)向型煤试件的注水量。步骤十、整理试验数据。