[发明专利]一种用于模拟采动煤层底板突水的试验系统及其方法

权利要求书

1.一种用于模拟采动煤层底板突水的试验系统，其包括试验架，其特征在于：该试验架顶部 设置有纵向加载机构，该纵向加载机构上设置有水平布置的加载板，该试验架的左右两侧分 别设置有横向加载机构，两侧的横向加载机构相向布置，横向加载机构上设置有一竖直布置 的侧板，加载板压在侧板的上边，该试验架的前后两侧分别设置有由高强度透明材料制成的 面板，加载板、两个侧板、两个面板与试验架的底部形成一用于放置试样的容纳空间；试验 架的底部下方设置有一水槽，该水槽与高压水缸相连通；该底部上设置有与该水槽相连通的 透水区域，该透水区域的周边设置用于密封的橡皮囊。

2.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：上述侧板内设置有腔体，侧板的上边开设 有条形开口，该条形开口与腔体相连通，腔体内排列有能滑动的刚性块与弹性块，刚性块与 弹性块交错排列，该条形开口处始终为一刚性块，该条形开口处的刚性块顶在加载板上。

3.根据权利要求2所述的试验系统，其特征在于：上述刚性块为条形钢块，上述弹性块为条 形橡胶块；上述面板为钢化玻璃面板。

4.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：上述纵向加载机构包括两个独立纵向施压 的液压加载器，横向加载机构包括一个横向施压的液压加载器。

5.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：上述底部的透水区域设置有网状透水孔。

6.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：上述试样包括顶板、煤层与底板，底板铺 设在试验架的底部，在底板的上方与下方均设置有传感器，底板上方铺设有煤层，煤层上方 铺设有顶板，加载板压在顶板上。

7.根据权利要求6所述的试验系统，其特征在于：上述顶板主要包括粗砂、细沙、石蜡、液 压油与滑石粉，其重量份为：粗砂为3份-13份，细沙为3份-13份，石蜡为1份-6份，液 压油为1份-7份，滑石粉为1份-6份；

煤层主要包括细沙、石蜡、液压油与滑石粉，其重量份为：细沙为11份-21份，石蜡为1份 -6份，液压油为1份-7份，滑石粉为1份-6份；

底板主要包括细沙、石蜡、液压油与滑石粉，其重量份为：细沙为14份-24份，石蜡为1份 -6份，液压油为1份-9份，滑石粉为1份-6份。

8.根据权利要求1所述的试验系统，其特征在于：上述水槽内填充有高压有色水。

9.一种模拟采动煤层底板突水的方法，其主要包括以下步骤：

A、将底板铺设在试验架的底部，并在底板的上方与下方均铺设多个传感器，相向的横向加载 机构通过对应的侧板相底板施加横向应力；

B、在底板上方铺设煤层，在煤层上铺设顶板，待顶板铺设完毕后，纵向加载机构对顶板施加 纵向应力，同时高压水缸向水槽内填充压力恒定的高压水；

C、挖掘煤层同时收集相应信息，直至底板突水。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：上述相应信息包括底板应力信息、水压信息、 水槽渗入底板的水量信息以及顶板、煤层与底板之间的位移信息。