一种矿井工作面底板采动破坏模拟试验方法

摘要

本发明属于煤矿工作面底板破坏模拟试验技术领域，涉及一种矿井工作面底板采动破坏模拟试验方法，先制备测试岩体，再对矿井工作面底板采动破坏模拟试验测试，试验进行过程中进行数据监测和采集，并测试岩体裂隙发育进行监测，监测岩样裂隙发育深度及赋存特征；最后以测试岩体的力学性质为基础，进行采动破坏数值模拟分析，计算采动底板应力分布特征，分析采动底板弹塑性分区，并与模拟试验采集的应力数据进行对比，分析采动底板破坏机理；其使用的装置结构简单，监测数据准确，试验方法简单，操作方便，解决了现有的矿井工作面采动破坏底板突水问题。

主权项

一种矿井工作面底板采动破坏模拟试验方法，其特征在于采用矿井工作面底板采动破坏模拟试验装置对矿井工作面底板采动破坏进行模拟试验，包括测试岩体的制备、矿井工作面底板采动底板破坏模拟试验测试和矿井工作面采动底板破坏机理分析三个步骤，具体工艺过程为：(1)、测试岩体的制备：测试岩体有两种，一种为在矿井工作面巷道掘进时采集到的矿井工作面底板岩石，制备时矿井工作面底板岩石的平面要满足现有技术中岩石力学试验所规定的标准；另一种为与矿井工作面底板岩石相似模拟材料制备的工作面底板，其制备材料配比以矿井工作面底板岩石力学试验参数为指导，岩石力学参数包括抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、内聚力、内摩擦角、体积模量、剪切模量、泊松比、尺寸、密度；制备的测试岩体的长为55cm，宽为55cm，高为20cm，测试岩体采用工作面底板岩石岩样时，其平面要采用现有技术进行平整性测量；(2)、矿井工作面底板采动破坏模拟试验测试：先通过侧向固定板和侧向加载固定器将测试岩体固定在平台底座上，同时加载侧向应力；再将主液压伺服加载器和顶部加载体下降并与测试岩体接触，加载垂直应力，加载时间为1～2天，测试岩体周围应力稳定后，调整液压伺服卸载加载器，开启液压伺服卸载加载器卸压模式，加载与卸载压力相同的垂直应力应力后开启重新加载模式，用以模拟煤层开采底板卸压和冒落带岩石压实的开采技术条件；试验进行过程中，开启应力监测系统，进行数据监测和采集；然后利用外部的现有声发射监测系统，对试验过程中的测试岩体裂隙发育进行监测；试验完成后，利用外部的现有超声波探测装置对破坏后的测试岩体进行探测，监测岩样裂隙发育深度及赋存特征；(3)采动底板破坏机理分析：以测试岩体的力学性质为基础，采用现有的FLAC‑3D软件进行采动破坏数值模拟分析，计算采动底板应力分布特征，分析采动底板弹塑性分区，并与模拟试验采集的应力数据进行对比；分析采动底板破坏机理，同时对采动底板破坏深度进行研究，以解决底板薄隔水层、高承压含水层采动突水难题。