[发明专利]多场耦合煤矿动力灾害大型模拟试验声发射装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟多场耦合作用机制下煤矿动力灾害过程试验的声发射装置。

背景技术

煤矿动力灾害是煤矿开采过程中，在高应力状态下积聚有大量弹性能的煤岩体，在一定的条件下突然发生破坏、冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响、震动以及气浪等明显动力效应的极其复杂的动力现象，它主要有煤与瓦斯突出、冲击地压和大面积冒顶三种主要形式，严重威胁煤矿的安全生产和矿工生命安全。动力灾害的发生是难以预测和把握的，其内在的作用途径和机理还没有被人类所彻底认识，而且随着煤矿开采深度的日益增加，煤矿动力灾害发生频率越来越高，强度也越来越大，矿井动力灾害的致灾机理、触发条件、演化规律以及显现特征越来越复杂化，目前，还缺乏对深部开采条件下动力灾害的孕育-发生-演化机理、基础科学问题以及预警防治对策的系统研究，因此加强对煤矿动力灾害机理、预测及其防治措施的研究非常重要。煤与瓦斯突出机理方面，大多学者认同综合作用假说，它认为煤岩与瓦斯突出是由地应力、瓦斯、煤的物理力学性质共同作用的结果，但三者在煤岩与瓦斯突出过程中的贡献程度究竟如何尚不甚清楚，而且瓦斯压力、煤层应力和煤体温度在煤与瓦斯突出前后的时空演化规律尚不十分明晰，因此煤岩与瓦斯突出机理仍不明确，这给煤矿动力灾害的防治工作制造了难题。

现有技术中，模拟煤矿动力灾害的试验装置主要存在以下问题：（1）所采用的模型尺寸较小，模拟动力灾害的发展过程有一定的空间限制；（2）装置安装的自动化程度较低；（3）装置密封性不高，模拟瓦斯压力不大，试验模拟瓦斯的压力不能接近现场情况；（4）突出口挡板的打开速度较慢或存在一定的延时，在一定程度上影响了煤与瓦斯突出的时间和强度，因此实际模拟情况与真实井下煤与瓦斯突出仍存在差别；（5）模拟的地应力不能完全模拟出采面由于采矿活动造成的局部应力集中；（6）突出模具内部的煤体参数采集不够，多数情况是只采集了温度和瓦斯压力，且采集点较为单一，不能对煤矿动力灾害前后煤体内部的应力及温度发展规律进行分析研究。

因此本领域技术人员致力于开发一种能够准确模拟煤矿动力灾害过程的试验系统，以科学研究煤矿动力灾害机理。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够准确模拟煤矿动力灾害过程的试验系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种多场耦合煤矿动力灾害大型模拟试验系统，包括机架和置于所述机架上的试件箱；所述试件箱包括箱体；所述箱体的上部通过螺栓固定连接有盖板；所述盖板上设置有至少三个Z向压杆套；各Z向压杆套内设置有Z向压杆；所述Z向压杆上固定连接有Z向压板；所述Z向压板位于所述箱体内；所述箱体的右箱板上设置有至少三个Y向压杆套；各Y向压杆套内设置有Y向压杆；所述Y向压杆上固定连接有Y向压板；所述Y向压板位于所述箱体内；所述箱体的后箱板上设置有至少一个X向压杆套；各X向压杆套内设置有X向压杆；所述X向压杆上固定连接有X向压板；所述X向压板位于所述箱体内；所述箱体的前箱板设置有突出口；所述箱体的底部设置有透气钢板和气道；所述透气钢板覆盖在所述气道上；所述气道的进口设置有内接插头；所述箱体的左箱板外部间隔固定连接有第一垫板；所述左箱板在各第一垫板的间隔之间设置有传感器接口；所述传感器接口中设置有传感器接头；所述机架包括底座；所述底座上固定有左立柱和右立柱；所述左立柱和右立柱的上端固定有横梁； 所述试件箱置于所述底座上；所述横梁上设置有与所述Z向压杆的数量和位置相对应的Z向加压缸；所述右立柱上设置有与所述Y向压杆数量和位置相对应的Y向加压缸；所述左立柱上设置有与所述第一垫板位置相对应的第二垫板；所述底座的后端固定连接有加座；所述加座上设置有与所述X向压杆的数量和位置相对应的X向加压缸；该试验系统还包括可与所述底座的前部固定连接的反力架；所述反力架包括底板；所述底板上设置有多个螺栓连接孔；所述底板的后部设置有立板；所述立板上设置有可与所述突出口相对的第一开口；所述立板的后部固定连接有门框；所述门框上设置有与所述第一开口相对的第二开口；所述门框对应所述第二开口处设置有可封堵所述突出口和所述第二开口的左推拉门和右推拉门；所述左推拉门与左气缸连接；所述右推拉门与右气缸连接；所述左推拉门和右推拉门的前门面的上下两个部位均与所述门框之间设置有第一滚子；所述左推拉门和右推拉门的上下两个侧面均与所述门框之间设置有第二滚子；所述左推拉门与右推拉门的正对面上分别设置有左密封板和右密封板；所述试件箱对应所述左推拉门和右推拉门的端部设置有第二密封圈。