[发明专利]工作面掘进速度影响煤体变形的试验方法

说明书

本发明公开了一种工作面掘进速度影响煤体变形的试验方法，包括以下步骤：制作试验装置，包括“凹”字形的密封腔体和前置盒，密封腔体的凹口部构成试件放置腔，前压板配备有前压杆，试件放置腔的左、右、后侧配备有侧压板，侧压板的首端开有透气孔，侧压板配备有侧压杆，上垫板上方前后紧挨地设置有上压板，上压板均配备有上压杆，上压杆的端头采用两块夹板之间安装球形滚珠的结构，密封腔体的侧壁上开有流体入孔，前置盒的侧壁上开有流体出孔；准备煤粉；型煤试件制备；型煤试件安装；施加三轴应力；施加瓦斯压力；进行试验；同组其他试验，改变前压板后撤的应力或位移变化速度；整理试验数据。对型煤试件进行工作面掘进速度与煤体变形的试验。

技术领域

本发明属于煤矿安全技术领域，具体地讲，涉及一种工作面掘进速度影响煤体变形的试验方法。

背景技术

煤矿煤与瓦斯突出工作面应力大、瓦斯赋存量高，通常使掘进速度受到影响。在实际生产过程中采用超前钻孔、深孔松动爆破、水力压裂煤体等措施释放工作面前方的应力和瓦斯，使巷道掘进速度提高。

工作面的掘进速度对煤矿井下生产作业有着直接的影响：掘进速度过慢影响采掘接替，延误生产；掘进速度过快，则会使工作面前方的应力和瓦斯来不及释放，易诱发生产事故。掘进速度的影响因素繁多复杂，对于煤与瓦斯突出工作面，工作面煤层应力和瓦斯含量是限制掘进速度的主要因素。受采动作业影响，煤层的原始应力受扰动致使应力平衡状态被打破，极易发生煤与瓦斯突出。

随着巷道前方掘进作业的推进，煤层应力也会不断向前方移动，通过监测煤层变形可有效了解煤层的应力状态并识别煤与瓦斯突出发生的风险性。因此，开展工作面掘进速度扰动煤层致煤体变形的动态试验，可为深入揭示煤与瓦斯突出机理与风险识别提供理论支撑和工程指导。

目前，国内外学者在工作面掘进速度扰动煤层致煤体变形方面的研究多集中于现场，仅有的室内研究亦集中于二维相似模拟，且未考虑瓦斯压力影响，仍缺乏一种有效的试验装置及方法来模拟真三轴应力状态下工作面掘进速度扰动煤层致煤体变形，从而研究真三轴应力状态下工作面掘进速度与各项参数煤体变形的影响。

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真三轴应力状态下工作面掘进速度对煤层变形的影响。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种工作面掘进速度影响煤体变形的试验方法，包括以下步骤：

步骤一、制作试验装置；

所述试验装置包括“凹”字形的密封腔体，所述密封腔体的凹口朝向前方，在密封腔体的前方设置有与凹口部等高、等宽的前置盒，所述前置盒的后部、顶部均敞开并正好与凹口部相连接，所述前置盒与密封腔体共用同一底板，且密封腔体的凹口部与前置盒之间左右紧挨地设置有若干前压板，从而使密封腔体的凹口部构成试件放置腔；

每个所述前压板均配备有前压杆，前压杆由前向后穿过前置盒与各自对应的前压板相连，每个前压板对应的前压杆各自独立控制，并通过依次卸载模拟工作面的掘进速度；所述试件放置腔的左侧、右侧、后侧分别配备有一块侧压板，侧压板的首端插入到密封腔体的对应侧壁上，并在首端开有透气孔用于连通试件放置腔与密封腔体，每块侧压板分别配备有一根侧压杆，侧压杆由外向内穿过密封腔体与侧压板的末端相连；所述试件放置腔及前置盒的内壁上缘共用同一上垫板，所述上垫板上方前后紧挨地设置有若干上压板，每个上压板均配备有上压杆，上压杆的端头采用两块夹板之间安装球形滚珠的结构，每个上压板对应的上压杆各自独立控制，并通过施加不同的载荷，以反映煤层顶板在非均布载荷下的不均匀变形；

所述密封腔体的侧壁上开有流体入孔，前置盒的侧壁上开有流体出孔；

步骤二、准备煤粉，将原煤破碎研磨至要求粒径范围，通过震动筛将研磨后煤粉筛分并烘干备用；