【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种深部采动动力灾变试验装置及应用方法。
技术介绍
1、煤炭是我国主要能源，多年来一直支撑着我国经济的快速发展，但是煤炭地下开采往往伴随着冲击地压等矿山灾害的发生，严重危及煤矿工人的生命财产安全。随着我国煤炭资源深部开采的常态化，具有应力敏感特征的冲击地压已经成为对煤矿安全生产威胁最为显著的灾害。冲击地压具有发生突然和破坏剧烈的特征，但从原岩应力状态演化至最终灾害发生明显需要孕育过程，因此弄清楚冲击地压孕灾过程对其科学防控具有重要意义。目前多使用传统三轴设备或霍普金森杆等实验仪器研究冲击地压，而这些设备功能单一化，只能单纯模拟出静载或动载条件，不能精准研究冲击地压特征。基于上述情况，迫切需要一种深部采动动力灾变试验装置及应用方法，达到对深部煤层开采地层扰动或矿山灾害冲击地压情况的精准模拟，为实际工程应用提供参考。
技术实现思路
1、针对现有技术中上述的不足，本专利技术提供一种深部采动动力灾变试验装置，本专利技术通过冲击模块和静载模块相结合的方式精准模拟原位地下煤层开采地层扰动或矿山灾害冲击地压情况，再通过三轴模块运行可以实现原位地层温度、各向异性高应力和超高动载下的煤岩力学损伤及物理场演化研究测试，配备超声波监测计实时监测原岩应力状态演化至最终灾害发生的孕育过程，还能通过集控模块实现实验流程自动化和实时数据记录，使科研技术人员打破传统真三轴试验装备限制，对深部资源开发动力灾害演化机理研究具有重要意义。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
2、一种深
3、优选地，所述加压泵通过所述静载同步管路与所述三通阀相连，所述冲击模块还设置有动载同步管路，所述动载同步管路与所述动载加载腔相连。
4、优选地，所述高压供电仓通过所述传输线ⅱ与所述蓄能腔相连，所述高压供电仓内置无线传输系统，与控制台保持实时网络连接。
5、优选地，所述加载仓通过所述连接板与所述动载加载腔相连，所述加载仓四个对角处设置有加热电阻棒，所述加载仓内部四面仓壁设置有位移压力传感器，所述位移压力传感器为同心圆柱状，嵌套在所述外加载柱外部，所述加载仓由高强度合金构成。
6、优选地，所述内加载柱内部设置有超声波监测计，所述超声波监测计内置超级wifi，实时向控制台传送声波测试数据。
7、本专利技术还提出了一种深部采动动力灾变试验装置应用方法，应用上述装置，其包括如下工作步骤：
8、a、将切割规整的待研究标准煤岩体放入加载仓内，在煤岩体与内加载柱之间插入加载垫片，拧紧密封螺栓处的螺丝，关闭加载仓；
9、b、确定待研究地层温度、压力和采动响应地层扰动应力，在控制台设置目标温度、静载和动载，再打开数据采集程序进行数据采集；
10、c、在控制台启动试验装置，加压泵逐步增压，静载同步管路向同轴的两个静载加载腔注液，内加载柱开始加载煤岩体，直至达到目标静载后加压泵停止运行，此时电磁冲击体开始蓄能，当阻断器显示达到目标动载后，高压供电仓停止运行；
11、d、达到目标动载后阻断器打开，电磁冲击体冲击传力活塞，目标动载通过传力活塞同步传至动载加载腔，再通过动载同步管路使同轴的动载加载腔同步运行，动载加载腔以目标动载挤压外加载柱，再通过外加载柱瞬时冲击煤岩体，完成试验；
12、e、动载加载完毕后，依次关闭冲击模块和静载模块，控制台记录全过程实验数据。
13、f、重复a-e过程，实现深部采动响应地层扰动环境模拟，实现冲击地压孕育过程到发生全过程在线监测分析。
14、本专利技术具有如下优点：
15、本专利技术述及的深部采动动力灾变试验装置，具有集控模块、冲击模块、静载模块、三轴模块，根据实际地质特征计算目标地层温度、静载和动载，在控制台设置实验参数和实验步骤，集控模块开始工作后，静载模块和冲击模块先后运行，其中静载同步管路和动载同步管路可以实现煤岩体同轴两面同步加载，最后三轴模块运转，完成加载流程，根据控制台在线记录全流程数据可开展大量研究，最终实现深部煤层开采地层扰动或矿山灾害冲击地压情况的精准原位模拟，为实际工程应用提供参考。
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1.一种深部采动动力灾变试验装置，其特征在于包括集控模块、冲击模块、静载模块、三轴模块，所述集控模块中，静载同步管路与加压泵连接，控制台通过传输线Ⅰ与所述加压泵相连，高压供电仓与传输线Ⅱ相连；所述冲击模块中，电磁冲击体与传力活塞置于蓄能腔内且相互连接，阻断器位于所述蓄能腔两侧，动载加载腔通过连接法兰与所述蓄能腔相连；所述静载模块中，连接板通过连接螺栓与支撑柱相连，外加载柱穿过所述连接板，内加载柱置于所述外加载柱中，静载加载腔位于所述连接板与所述内加载柱之间；所述三轴模块中，密封螺栓位于加载仓顶部四周，煤岩体位于加载仓中心，所述加载垫片位于所述煤岩体与所述内加载柱之间。
2.根据权利要求1所述的深部采动动力灾变试验装置，其特征在于：所述加压泵通过所述静载同步管路与所述三通阀相连，所述冲击模块还设置有动载同步管路，所述动载同步管路与所述动载加载腔相连。
3.根据权利要求1所述的深部采动动力灾变试验装置，其特征在于：所述高压供电仓通过所述传输线Ⅱ与所述蓄能腔相连，所述高压供电仓内置无线传输系统，与控制台保持实时网络连接。
4.根据权利要求1所述的深部
5.根据权利要求1所述的深部采动动力灾变试验装置，其特征在于：所述内加载柱内部设置有超声波监测计，所述超声波监测计内置超级WIFI，实时向控制台传送声波测试数据。
6.一种深部采动动力灾变试验装置应用方法，其特征在于：采用如权利要求1至5任一项所述的深部采动动力灾变试验装置，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种深部采动动力灾变试验装置，其特征在于包括集控模块、冲击模块、静载模块、三轴模块，所述集控模块中，静载同步管路与加压泵连接，控制台通过传输线ⅰ与所述加压泵相连，高压供电仓与传输线ⅱ相连；所述冲击模块中，电磁冲击体与传力活塞置于蓄能腔内且相互连接，阻断器位于所述蓄能腔两侧，动载加载腔通过连接法兰与所述蓄能腔相连；所述静载模块中，连接板通过连接螺栓与支撑柱相连，外加载柱穿过所述连接板，内加载柱置于所述外加载柱中，静载加载腔位于所述连接板与所述内加载柱之间；所述三轴模块中，密封螺栓位于加载仓顶部四周，煤岩体位于加载仓中心，所述加载垫片位于所述煤岩体与所述内加载柱之间。
2.根据权利要求1所述的深部采动动力灾变试验装置，其特征在于：所述加压泵通过所述静载同步管路与所述三通阀相连，所述冲击模块还设置有动载同步管路，所述动载同步管路与所述动载加载腔相连。
...【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫，张通，袁亮，唐明，王鸣超，朱敏，吴俊，谢志争，周国梁，孔令达，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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