[发明专利]一种基于煤矿深部开采诱发复合型动力灾害的试验方法

说明书

本发明公开了一种基于煤矿深部开采诱发复合型动力灾害的试验方法，包括：制备煤岩组合体试件；装件并施加预紧力；抽真空；充气并充分吸附；压力机持续加载；试件破坏高速气动阀开启完成卸压；实时记录加载过程中气压变化及煤岩组合体的应力‑应变及其动力显现特征；收集数据完成一次试验；改变煤岩组合体高度比、气体压力等完成同组其他试验；数据整理分析并总结灾变规律。利用本发明对煤矿深部开采复合型动力灾害开展试验研究，对于进一步分析其发生机理，采取针对性的复合动力灾害预测、预警及治理技术，解决深部煤矿开采面临的安全问题具有重要的科学意义和实用价值。

技术领域

本发明涉及一种煤矿动力灾害试验方法，尤其涉及一种基于煤矿深部开采诱发复合型动力灾害的试验方法。

背景技术

我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭在我国能源结构中占有重要地位。然而，煤炭资源作为一种非可再生能源，其在我国地域分布不均以及地区需求不均使得我国的煤炭资源面临的形式也极为严峻，为满足对煤炭资源高强度需求，部分矿井不得不转向深部开采且开采深度逐年增加，近年来这种趋势愈加明显。然而，深部开采面临高地应力，高温、高瓦斯等问题使得煤与瓦斯突出危险性增加，煤岩冲击性增强，进一步导致一些高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井发生复合型煤岩动力灾害的概率显著增大，此类灾害既表现出煤与瓦斯突出的部分特征，又有冲击地压的部分特征，两种动力灾害互为共存、互相影响、相互复合。

同时，深部复合煤岩动力灾害是受“高应力(地应力)+动力扰动(开采卸压)”双重作用的复杂力学过程，灾害发生过程中多种因素的相互交织，导致在事故孕育、发生、发展过程中可能互为诱因，互为强化，或产生“共振”效应，进而使得复合动力灾害的发生机理更为复杂，理论研究更为困难。基于此，为进一步弄清复合动力灾害发生机理及其能量转换机制，开展相关的试验研究成为一种可能，考虑到现场复合动力灾害具有巨大的破坏性和危害性，在煤矿现场人为诱发冲击-突出复合动力灾害不具可行性。因此，研发能够满足相应孕灾、致灾条件的试验装置并基于此开展系列室内试验不失为一种有效手段和合理方法。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供一种基于煤矿深部开采诱发复合型动力灾害的试验方法，采用如下技术方案：

一种基于煤矿深部开采诱发复合型动力灾害的试验方法，其特征是，包括：

第一步、试件制备，

基于顶板、底板及煤层厚度比制备煤岩组合体试件并分别在煤、岩表面粘贴应变片；

第二步、试件安装及各监测设备安装调试，

将制备好的煤岩组合体装入耐高压密封腔体，耐高压密封腔体连接透明管道；

第三步、试验过程，

启动动力加载模块，向耐高压密封腔体内的煤岩组合体试件施加轴向预紧力，保持试件稳定；通过抽真空端对耐高压密封腔体进行抽真空；向耐高压密封腔体注入吸附性气体并保持设定的吸附时间；

待达到规定的吸附时间，通过动力加载模块按照位移加载方式加载，同步监测声发射信号及耐高压密封腔体内气压变化；

逐步加载直至试件破坏，在试件破坏瞬间打开防爆型高速气动阀，耐高压密封腔体瞬间卸压，同步记录透明管道不同位置处的气体压力、气体浓度及温度，通过红外热像仪和分体式高速摄像机记录破碎并抛出的块状煤体的红外成像及运动特征；统计破碎并被抛出的块状煤的总量、几何特征及沿管道分布特征；

第四步、结束一次试验，

对监测的数据收集、整理，结束一次试验；

第五步、同组其他试验，

分别改变煤岩组合体中煤、岩厚度比和/或气体压力，重复试验；

第六步、试验结果分析，