[发明专利]变侧限弧形底矸石压缩响应特征试验装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种变侧限弧形底矸石压缩响应特征试验装置及其使用方法，该装置包括施压装置和承压装置两部分；施压装置由核心板和两侧的若干块拓展板组成；承压装置由压缩盒、变侧限板、侧向千斤顶和承压板组成；本发明装置通过多段连接的方法相似模拟了错层位开采条件下弧形段，通过此装置可开展错层位开采条件下弧形底板条件下的矸石压缩响应实验；通过加承压板延长板与施压装置两侧拓展板可模拟真实条件下不同上抬角度下的弧形段，最大角度可达70°；该装置使用方式灵活且便于操作。

技术领域

本发明属于岩石力学试验技术领域，涉及一种变侧限弧形底矸石压缩响应特征试验装置及其使用方法。

背景技术

煤炭是我国资源市场的重要组成部分。近年来随着采煤技术的发展，越来越多的采煤工艺被提出，其中错层位采煤法由于其杰出的负煤柱方案以及较低的巷道维护难度已经先后被国内数家煤矿采用。在实际开采过程中，煤矿大多采用全部垮落法管理顶板，造成上覆岩层的压力作用于采空区矸石上，因此研究矸石的压缩响应特征对确定上覆岩层运移起到了先导性的作用。

同时，错层位采煤法作为近年来新兴的一种采煤方法已在河北唐山矿等矿区取得了优异的效果并在全国进行了推广，该方法在减小煤柱尺寸、减小巷道支护压力方面有其特殊成效。然而目前对矸石压缩响应特征的实验通常适用于采用长壁开采的煤层，鲜有针对采用错层位采煤法的采空区矸石压缩响应特征的实验研究。究其原因，主要是现有压缩响应特征实验装置所模拟的长壁开采方法的采空区矸石压缩空间不同于错层外采煤法采空区矸石的压缩空间。长壁开采条件下，采空区矸石被平行的上覆岩层和底板压缩。而错层位采煤法的一个突出特点是在工作面一侧有一段弧形段，因此在直接顶垮落后，采空区矸石在该区域内由上覆岩层、弧形底板、一侧煤壁所围成的弧形底三角形空间内被压缩。这种特殊的压缩状态造成现有矸石压缩装置上下平行的压缩空间无法模拟错层位开采的采空区空间特征，从而也无法开展相应实验。

现有的矸石压缩实验的压缩空间通常上下面平行，无法模拟错层位开采条件下矸石受压所处的弧形底三角形空间特征。为解决上述问题，从而开展错层位开采条件下矸石压缩特征的研究，本发明提供了一种变侧限弧形底矸石压缩响应特征实验装置及其使用方法。

发明内容

为进一步研究错层位开采条件下采空区矸石的压缩响应特征，本发明提供了一种变侧限弧形底矸石压缩响应特征实验装置及其使用方法。

本发明提供的装置将错层位开采的弧形段的弧形底板按错层位开采实际工况（实际工况中弧形段通过刮板输送机每段较上段逐渐抬升形成）简化为数条直线，并基于此原理通过分段式承压板模拟错层位开采的弧形段的弧形底板；同时针对装置所模拟不同实际工况中的弧形段长宽比不同的情况，通过变侧限实现不同的长宽比。使用时将施压部分通过上部凹槽挂在压力机上压头上，承压部分放在压力机承压台上，随后将矸石放入承压部分内承压板上部，通过操作压力机下压完成矸石压缩实验。

本发明提供了一种变侧限弧形底矸石压缩响应特征实验装置，包括施压装置和承压装置两部分。施压装置由核心板和两侧的若干块拓展板组成。承压装置由压缩盒、变侧限板、侧向千斤顶和承压板组成。