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采动煤层顶板涌水溃砂模拟试验系统
采动煤层顶板涌水溃砂模拟试验系统
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系统的原理
     该系统依据相似模拟定理和现场地质条件,利用与岩石力学特性相似的材料进行逐层铺设的方式来模拟煤系地层,采用可拖动的铁板模拟煤层的开采,采用刚性加载装置施加柔性压力弥补模型高度不足而缺失的那部分覆岩及表土层的重量,采用水压加载装置模拟承压含水砂层。在模拟煤层开采之前,首先采用刚性加载装置对铺设的模型施加指定的垂直压力,而后采用水压加载装置对模拟含水层进行饱水至指定水压力,最后利用拖动铁板的方式来模拟煤层工作面的开采。随着煤层的开采,采空区面积逐渐增大,顶板岩层悬露达到一定跨度弯曲沉降到一定值之后,便发生破坏垮落,进而引发上覆岩层的运动,形成三带(即“垮落带,裂隙带和弯曲下沉带”),随着开采面积的进一步加大,采动引起的破坏岩层发育高度进一步加大,甚至破坏隔水层,发育至含水砂层,进而引发工作面涌水溃砂灾害。
系统的特点、功能与组成
     试验机关键技术指标主要体现在水压流动和监测单元及其伺服控制部分、设备加载单元及其伺服稳压系统,水沙流动伺服稳压系统(稳态法和瞬态法),最大水压力能达1.0MPa,进水口和出水口分别设置流量、水压测量装置,精确测量不同突水流量。
     试验盒前置面板采用有机玻璃加工而成,它可以清晰的观察到内部试验的每一个过程,可以实现多次使用不容易划伤,是实验无法顺利进行。材料刚度也有大的提高,加载可以围压1MPa,从而可以做高压水沙渗流试验。
     系统由主机龙门架、试验盒、加载水箱、试验用水沙装置、侧向反力板、支护系统、开采抽板装置、变频水压记载机构、水测量机构、集水沙装置、伺服加载系统、数据采集系统、分析系统、电器控制系统等组成。
主要参数
最大垂直荷载           1200 kN
最大行程               300 mm
位移量程               400mm
位移分辨率             0.1mm
加载精度               <±1%F.S;
最大水压               1.0Mpa
注水精度               0.02Mpa
加载速率               0.01kN/s—100 kN/s
稳定时间               24h
试验盒尺寸             1200mm×700mm×400mm
主机外形尺寸           2900mm×1200mm×2370mm
主机主机重量           6000Kg