[发明专利]模拟岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响的试验辅助装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤巷围岩模拟试验技术领域，特别是涉及一种模拟岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响的试验辅助装置。

背景技术

煤是一种由母岩颗粒和胶结物相互作用形成的沉积岩，在长期地质的作用下，煤的原生裂隙较发育。煤巷是为采煤而开掘的巷道，当煤层上部岩层含有水时，岩层水可能会沿着煤原生裂纹及煤巷开掘形成的新裂隙渗出，在煤巷形成淋水。水对胶结物软化、泥化、溶解、水化、水解和溶蚀等物理化学作用，降低了煤内母岩的胶结强度；水对煤内结构面润滑作用，促进了岩体内裂隙的发育扩展，从而大大降低了煤的强度，影响煤巷道的稳定性。目前对岩层水巷道围岩强度、破坏特征影响的研究都是在现场采集煤巷围岩试块，然后在实验室加工成标准试样，其次将煤巷围岩试样进行浸水试验，最后在试验压力机进行压缩试验以研究岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响。然而在实际工程中，岩层水具有一定的水压、水量不一且具有一定流动性，因此目前对岩层水巷道围岩强度、破坏特征影响的研究不能从本质上反应岩层水对岩层水对巷道围岩强度、破坏特征影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响的试验辅助装置及试样方法，可以更准确地模拟不同水压、不同水量的流动岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响。

本发明提供一种模拟岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响的试验辅助装置，包括模拟器、储水桶、进水管路、进水开关、恒压供水泵、出水管路、抽水泵、出水开关、水位传感器和控制器，模拟器包括顶端开口的模拟室和可拆卸地覆盖在模拟室内上部的中空板，模拟室的底部开设有总出水孔，中空板的外层板开设有总进水孔，中空板的内层板均匀开设有多个分进水孔，总进水孔与多个分进水孔连通，储水桶经进水管路连接总进水孔，进水管路上依次设置进水开关和恒压供水泵，总出水孔经出水管路连接储水桶，出水管路上依次设置抽水泵和出水开关，储水桶内设置水位传感器，控制器分别信号连接水位传感器、进水开关和恒压供水泵。

进一步的，模拟室由前矩形板、后矩形板、左矩形板、后矩形板和下矩形板连接而成，中空板中的外层板和内层板均为矩形板。

进一步的，下矩形板的底部连接有底座。

进一步的，前矩形板、后矩形板、左矩形板、后矩形板、下矩形板、外层板和内层板均由钢材制成，前矩形板、后矩形板、左矩形板、后矩形板和下矩形板采用焊接工艺连接形成模拟室，外层板和内层板采用焊接工艺连接形成中空板。

进一步的，所述控制器为单片机。

本发明还提供一种模拟岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响的试验方法，应用权上述的模拟岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响的试验辅助装置，包括以下步骤：

步骤一、现场采集煤样，将煤样加工成与模拟室匹配的形状，在煤样中钻出巷道；

步骤二、将带有巷道的煤样放置于模拟室内，模拟室的上部盖上中空板，使中空板接触煤样的上部，中空板的四周与模拟室之间采用密封材料密封；

步骤三、根据现场岩层的水压和水量，控制器控制恒压供水泵的压力输出，控制器通过水位传感器和进水开关控制水量输出，储水桶内的水依次经进水管路、总进水孔和分进水孔流至模拟室内的煤样实现模拟；

步骤四、模拟完成后关闭进水开关，打开出水开关，启动抽水泵，模拟室内的水依次经总出水孔、出水管路和抽水泵回流至储水桶；

步骤五、从模拟室上拆卸中空板，取出煤样，将煤样进行压缩试验以研究岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响。

与现有技术相比，本发明的模拟岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响的试验辅助装置具有以下特点和优点：

1、本发明的模拟岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响的试验辅助装置，结构简单，成本较低，拆装方便；

2、本发明的模拟岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响的试验辅助装置，可模拟流动的岩层水，可改变岩层水的水压和水量，更准确地模拟不同水压、不同水量的流动岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响；

3、本发明的模拟岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响的试验方法，可以更准确地模拟不同水压、不同水量的流动岩层水对煤巷围岩强度、破坏特征影响，试验数据更准确。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明