[实用新型]一种模拟深部开采奥灰突水的多场耦合试验装置

说明书

本实用新型公开了一种模拟深部开采奥灰突水的多场耦合试验装置，主要涉及煤矿采空区灾害防治领域。所述试验方法根据煤矿实际地质条件建立不同比例或者不同构造或者不同分布的岩层模型，通过所述试验装置模拟深部地应力、底板水压、岩层温度和开采扰动等各类条件，记录试验过程的各项测量数据，产生深部开采煤层底板奥灰突水现象和路径。本试验装置结构简单、维护方便、监测数据准确，试验方法原理科学、操作简便，通过模拟分析深部开采奥灰突水的特征和机理，以满足奥灰突水机理的教学任务和试验探究，为奥灰突水防治和煤矿的安全开采提供有效的试验数据。

技术领域

本实用新型专利属于煤矿采空区灾害防治领域，具体涉及一种主要用于模拟深部开采奥灰突水的多场耦合试验装置。

背景技术

煤炭资源在我国的能源结构中占比达58％以上，保障和影响着我国经济和社会的发展，所以煤炭资源的安全高效开采和利用是我国经济发展中的重中之重，也是影响我国国计民生的一项艰巨任务。随着东部地区华北型煤田浅部资源的逐渐枯竭，矿井逐渐步入到深部资源的开采阶段。与矿井浅部开采相比，深部开采具有高应力、高承压、高地温、扰动剧烈的“三高一扰动”特征，导致各种灾害频发，尤其是煤层开采中的底板突水。在深部煤炭大规模高度开采衍生的强扰动附加属性和底板高水压驱动下，底板突水灾害频发，已成为制约深部煤炭安全高效绿色开采的突出问题。

华北型煤田主要开采石炭—二叠纪含煤层，威胁矿井安全的底板含水层主要为奥陶系巨厚灰岩含水层。奥陶系灰岩含水层富水性强、厚度大、水量丰富，开采时不宜疏放。奥灰水突水事故一旦发生，涌水会在极短时间之内淹没整个工作面，甚至灌满整个矿井，具有极大的冲击力和破坏力，且很难在短时间内将涌出的水排完，导致救援工作无法快速组织和开展。据不完全统计，华北型煤田目前有超过230个矿井在不同程度上受到奥灰水威胁，不仅造成重大的经济损失与人员伤亡，也造成了不良的社会影响。

我国的煤矿水害防治理论研究人员和实践生产人员一直都致力于煤矿突水灾害防治的研究。各类研究表明了奥灰水突水灾害由煤矿工程地质条件、水文地质条件以及采动影响共同作用造成，突水机理十分复杂。当前国内外许多试验手段均不能很好地模拟深部奥灰水突水过程，大多数研究者在数值模型的基础上开展研究，无法直观地得出试验结果。此外，在教学实践中结合图文或者音频也不能完全满足日常的教学任务。试验探究必然不能建立在奥灰水灾实际发生上，在煤矿现场进行试验需耗费大量人力物力财力，已有的试验装置少数可以模拟底板突水，但是针对奥灰突水的研究，不能够完全满足其岩层构造、承压水压力、温度耦合等条件，试验结果相较于研究理论存在较大差别。因此，设计一种模拟深部开采奥灰突水的多场耦合试验装置及方法，具有十分重要的现实意义。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，寻求设计一种模拟深部开采奥灰突水的多场耦合试验装置，结构简单，通过模拟分析多场耦合条件下不同比例、不同构造、不同分布的煤层底板奥灰突水特征及机理，以满足奥灰突水机理的教学任务和试验探究，为奥灰突水机理的研究提供有效的试验数据。

本实用新型的另一目的是提供一种模拟深部开采奥灰突水的多场耦合试验方法。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：