[发明专利]一种加卸载条件下煤系地层裂隙渗流模拟试验装置及方法

摘要

本发明公开了一种加卸载条件下煤系地层裂隙渗流模拟试验装置及方法，装置包括实验罐体、水压控制加载系统、围压加载系统、裂隙结构及变形测试系统和渗流特性参数测试系统组成。方法采用在试验罐体内填充煤系地层物理相似模拟材料和大尺度混凝土块体结构裂隙的方法，在顶板载荷、顶板水压力、可调节围压的条件下进行加卸载作用下煤系地层大尺度结构裂隙变形与渗流耦合作用过程物理模拟试验，获取或定量描述加卸载条件下不同粗糙结构裂隙宏观变形、饱和渗流及其相互耦合作用、裂隙渗流特性突变等多种机理与关键参数，能有效认识和揭示开采扰动作用下采动裂隙结构演化与渗流动力学特性，将会为进一步深入研究矿井水灾害机理与防治技术提供理论基础。

主权项

一种加卸载条件下煤系地层裂隙渗流模拟试验装置，其特征在于，包括支架(7)，及设置于支架(7)上的试验罐体(4)；所述试验罐体(4)内设有加装地层结构非亲水性相似材料(11)的地层结构模型，沿地层结构模型内腔中心轴向贯穿一至模型底部的预制裂隙结构体(10)，加装地层结构非亲水性相似材料(11)的模型通过隔水性较强的塑料膜包裹，地层结构模型顶部设有活动推力隔板(3)，地层结构模型底部设有隔水板底座(6)；所述试验罐体顶部的试验罐体上盖(1)上设有顶板水压控制加载系统(12)，试验罐体上部设有顶板轴向加载控制系统(13)，试验罐体底部设有侧向围压控制加载系统(14)；所述隔水板底座(6)下方连通一水砂体收集漏斗(21)，水砂体收集漏斗(21)与水砂收集箱(8)相接；沿所述预制裂隙结构体(10)自上而下设置有若干个与传感器数据采集与显示装置(20)连接的裂隙结构体环形法向压力传感器(18)、位移计(17)；地层结构模型不同水平位置设置若干水压力和流量传感器(19)；所述支架(7)上设有能够使试验罐体(4)做侧向旋转的试验罐体旋转油缸(9)，试验罐体旋转油缸(9)与试验罐体(4)底座相连。