[发明专利]一种深部开采矿井复合动力灾害动力效应模拟实验系统

说明书

本发明公开了一种深部开采矿井复合动力灾害动力效应模拟实验系统，包括用于充装模拟实验材料的附带限位凹槽的耐高压密封腔体，附带限位结构的T性刚性压头以及腔体上开设的输入端、输出端及相应监测器件。本发明通调整T性刚性压头顶部的限位开关实现T性刚性压头的限位与解除，利用限位开关可开展动力有或无参与下的动力效应模拟实验，利用本发明可对复合动力致灾的动力效应开展系统监测，为灾变各阶段的精确分析提供数据支撑，具有重要的理论意义和工程实际价值。本发明结构精巧，实验操作简便易行，实验成本低。

技术领域

本发明涉及室内实验设备技术领域，具体涉及一种深部开采矿井复合动力灾害动力效应模拟实验系统。

背景技术

深部煤矿开采受高地应力、高温、高岩溶水等威胁日趋严重，高强度开采(扰动)使得一些高瓦斯矿井发生复合型煤岩动力灾害的概率显著增大，此类动力灾害兼具冲击地压和突出的部分特征，两种动力灾害互为共存、互相影响、相互复合，严重威胁矿井的生产安全。此外，深部复合煤岩动力灾害是一个复杂的力学过程，灾害发生过程中多种因素的相互交织，导致在事故孕育、发生、发展过程中可能互为诱因，互为强化，或产生“共振”效应，进而使得复合动力灾害的发生机理更为复杂，理论研究更为困难。

考虑到复合动力灾害的复杂性以及研究方法和手段的限制，国内外对此类灾害的研究尚且较少，此类灾害通常具有巨大的破坏性和危害性，现场人为诱发不具可行性。基于此，为进一步弄清复合动力灾害发生机理及其能量转换机制，研发能够满足相应孕灾、致灾条件的实验系统并基于此开展系列室内实验，通过动力效应实验研究尝试从能量角度进行量化分析并对复合动力灾害的动力效应进行量化评估，可在明确灾变过程中的能量积聚、传递及释放机制的基础上进一步理清其致灾效应，对于矿井复合型灾害的预测及防治同样具有重要现实意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种深部开采矿井复合动力灾害动力效应模拟实验系统。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种深部开采矿井复合动力灾害动力效应模拟实验系统，其特征在于：包括用于充装模拟实验材料的耐高压密封腔体，所述腔体侧面开设有限位槽，所述腔体顶部通过T型刚性压头施加动力，所述T型刚性压头顶部安设有限位开关，所述限位开关通过连接杆控制压头限位块实现限位功能，所述连接杆安设在T型刚性压头内部，所述压头限位块位于T型刚性压头下端；所述腔体侧面还开设有输入端和输出端，所述输入端与输出端中心线连线过该连线所在腔体截面的中心；所述输入端一分为三且单独控制，分别为抽真空端、充气端及传感器连接端；所述输出端通过防爆型高速气动阀连接透明管道，所述透明管道上部平面开设有气体压力传感器接口、温度传感器接口和气体浓度传感器接口；所述透明管道旁架设有红外热像仪和多个分体式高速摄像机。

所述限位开关与T型刚性压头顶部位于同一水平面。

所述压头限位块由附属机构A、附属机构B和附属机构C组成。

所述附属结构B为弹簧，所述附属结构A钩挂附属结构C组成一整体并穿设附属结构B。

所述限位功能实现过程如下：将T型刚性压头推入耐高压密封腔体，通过旋转T型刚性压头保持限位开关与限位槽位于同一直线且沿该直线铅直运动，当运动至限位槽时，附属机构A受到附属机构B的作用卡入限位槽从而实现限位功能，此时，T型刚性压头被固定；转动T型刚性压头顶部的限位开关，在连接杆作用下，附属机构C带动附属机构B水平运动，附属机构B在附属机构C作用下将附属机构A从腔体限位凹槽中水平拉出，从而实现限位解除。

采用所述一种深部开采矿井复合动力灾害动力效应模拟实验系统的实验方法分为两种：无动力实验和有动力实验。