[发明专利]一种水下开采顶板渗流突水试验方法及装置

权利要求书

1.一种水下开采顶板渗流突水试验方法，其步骤为：

(1)建立模型箱：利用相似比要求配置试验用模型材料，将配置好的试验材料按照 实际相对位置放置于模型箱中；

(2)施加侧向压力：对模型箱内的模型材料施加侧向压力，在试验过程中侧向压力 保持恒定；

(3)施加水压力：将模型箱的顶部密封，在模型顶部施加设定的水压力，用来模拟 水下采矿顶部的水压力影响；

(4)模型开挖：按照试验设计要求，进行模型开挖，模拟水下矿体开挖；在开挖过 程中，利用分别安置于模型箱正前面和正后面的模型表面位移变形测量装置和模型表面 裂缝观测装置，每隔一定时间采集水压力数据、构造应力数据、位移数码照片、放大一 定倍数的裂缝数码照片，直至开挖到发生突水破坏；

(5)重复步骤(1)、(2)、(3)改变侧向压力、水压力参数，重复步骤(4)；

(6)运用相应的分析软件进行位移分析和裂缝分析，得到顶部水压力，构造应力与 模型表面位移、模型表面裂缝之间的关系。

2.一种水下开采顶板渗流突水试验装置，其特征在于：它包括固定于台座(2)上 的模型箱(1)、侧向压力施加机构、顶部水压力施加机构、控制机构(11)、模型表面位 移变形测量机构、模型表面裂缝观测机构以及计算机(22)，所述顶部水压力施加机构位 于模型箱(1)的顶部，侧向压力施加机构装设于模型箱(1)的两个侧面，与计算机(22) 相连的模型表面位移变形测量机构和模型表面裂缝观测机构分别装设于模型箱(1)的正 前方和正后方；所述控制机构(11)与侧向压力施加机构相连并对侧向压力施加机构进 行控制。

3.根据权利要求2所述的水下开采顶板渗流突水试验装置，其特征在于：所述侧向 压力施加机构包括位于模型箱(1)两侧的两个以上的伸缩驱动装置(6)，伸缩驱动装置 (6)一端与位于模型箱(1)内的活动侧板(5)相连，另一端通过反力架(4)固定台 座(2)上，伸缩驱动装置(6)通过控制机构(11)控制。

4.根据权利要求2或3所述的水下开采顶板渗流突水试验装置，其特征在于：所述 模型表面位移变形测量机构包括第一图像采集装置(17)，模型表面裂缝观测机构包括第 二图像采集装置(20)和显微镜(19)，所述第一图像采集装置(17)和第二图像采集装 置(20)分别位于模型箱(1)的正前方和正后方，第一图像采集装置(17)和第二图像 采集装置(20)与计算机(22)相连。

5.根据权利要求2或3所述的水下开采顶板渗流突水试验装置，其特征在于：所述 水压力施加机构包括带刻度的水压测压管(8)和用来调节模型箱(1)顶部水体范围的 两块水体范围调节板(7)，水压测压管(8)插设于两块水体范围调节板(7)之间形成 的水域中。

6.根据权利要求4所述的水下开采顶板渗流突水试验装置，其特征在于：所述水压 力施加机构包括带刻度的水压测压管(8)和用来调节模型箱(1)顶部水体范围的两块 水体范围调节板(7)，水压测压管(8)插设于两块水体范围调节板(7)之间形成的水 域中。