本发明专利技术公开了一种多场耦合煤矿动力灾害大型模拟试验声发射装置，包括试件箱箱体，箱体上设置有探头安装孔；探头安装孔靠近箱体的内腔一端焊接有堵头，远离箱体的内腔一端配合有第一螺栓；堵头的外侧设置有声源探头；声源探头与第一螺栓的端面之间压装有弹簧；第一螺栓上设置有第一轴向通孔；第一轴向通孔内配合有第二螺栓；第二螺栓上设置有第二轴向通孔；声源探头的外接导线从第一轴向通孔和第二轴向通孔中接出。本发明专利技术可监测煤矿动力灾害发生前后煤岩体的声发射信号的时空演化规律，达到研究应力场、渗流场、温度场和裂隙场之间的内在联系及其在煤矿动力灾害过程中相互耦合作用机制的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种模拟多场耦合作用机制下煤矿动カ灾害过程试验的声发射装置。
技术介绍
煤矿动カ灾害是煤矿开采过程中，在高应カ状态下积聚有大量弹性能的煤岩体，在一定的条件下突然发生破坏、冒落或抛出，使能量突然释放，呈现声响、震动以及气浪等明显动カ效应的极其复杂的动カ现象，它主要有煤与瓦斯突出、冲击地压和大面积冒顶三种主要形式，严重威胁煤矿的安全生产和矿エ生命安全。动カ灾害的发生是难以预测和把握的，其内在的作用途径和机理还没有被人类所彻底认识，而且随着煤矿开采深度的日益増加，煤矿动カ灾害发生频率越来越高，強度也越来越大，矿井动カ灾害的致灾机理、触发条件、演化规律以及显现特征越来越复杂化，目前，还缺乏对深部开采条件下动カ灾害的孕育-发生-演化机理、基础科学问题以及预警防治对策的系统研究，因此加强对煤矿动カ灾害机理、预测及其防治措施的研究非常重要。煤与瓦斯突出机理方面，大多学者认同综合作用假说，它认为煤岩与瓦斯突出是由地应力、瓦斯、煤的物理力学性质共同作用的结果，但三者在煤岩与瓦斯突出过程中的贡献程度究竟如何尚不甚清楚，而且瓦斯压力、煤层应カ和煤体温度在煤与瓦斯突出前后的时空演化规律尚不十分明晰，因此煤岩与瓦斯突出机理仍不明确，这给煤矿动カ灾害的防治工作制造了难题。现有技术中，模拟煤矿动カ灾害的试验装置主要存在以下问题(1)所采用的模型尺寸较小，模拟动力灾害的发展过程有一定的空间限制；(2)装置安装的自动化程度较低；(3)装置密封性不高，模拟瓦斯压カ不大，试验模拟瓦斯的压カ不能接近现场情况；(4)突出ロ挡板的打开速度较慢或存在一定的延时，在一定程度上影响了煤与瓦斯突出的时间和強度，因此实际模拟情况与真实井下煤与瓦斯突出仍存在差別；(5)模拟的地应カ不能完全模拟出采面由于采矿活动造成的局部应カ集中；(6)突出模具内部的煤体參数采集不够，多数情况是只采集了温度和瓦斯压力，且采集点较为单一，不能对煤矿动カ灾害前后煤体内部的应カ及温度发展规律进行分析研究。因此本领域技术人员致力于开发一种能够准确模拟煤矿动カ灾害过程的试验系统，以科学研究煤矿动カ灾害机理。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够准确模拟煤矿动カ灾害过程的试验系统。为实现上述目的，本专利技术提供了ー种多场耦合煤矿动カ灾害大型模拟试验系统，包括机架和置于所述机架上的试件箱；所述试件箱包括箱体；所述箱体的上部通过螺栓固定连接有盖板；所述盖板上设置有至少三个Z向压杆套；各Z向压杆套内设置有Z向压杆；所述Z向压杆上固定连接有Z向压板；所述Z向压板位于所述箱体内；所述箱体的右箱板上设置有至少三个Y向压杆套；各Y向压杆套内设置有Y向压杆；所述Y向压杆上固定连接有Y向压板；所述Y向压板位于所述箱体内；所述箱体的后箱板上设置有至少ー个X向压杆套；各X向压杆套内设置有X向压杆；所述X向压杆上固定连接有X向压板；所述X向压板位于所述箱体内；所述箱体的前箱板设置有突出ロ；所述箱体的底部设置有透气钢板和气道；所述透气钢板覆盖在所述气道上；所述气道的进ロ设置有内接插头；所述箱体的左箱板外部间隔固定连接有第一垫板；所述左箱板在各第一垫板的间隔之间设置有传感器接ロ ；所述传感器接口中设置有传感器接头；所述机架包括底座；所述底座上固定有左立柱和右立柱；所述左立柱和右立柱的上端固定有横梁；所述试件箱置于所述底座上；所述横梁上设置有与所述Z向压杆的数量和位置相对应的Z向加压缸；所述右立柱上设置有 与所述Y向压杆数量和位置相对应的Y向加压缸；所述左立柱上设置有与所述第一垫板位置相对应的第二垫板；所述底座的后端固定连接有加座；所述加座上设置有与所述X向压杆的数量和位置相对应的X向加压缸；该试验系统还包括可与所述底座的前部固定连接的反力架；所述反カ架包括底板；所述底板上设置有多个螺栓连接孔；所述底板的后部设置有立板；所述立板上设置有可与所述突出ロ相対的第一开ロ ；所述立板的后部固定连接有门框；所述门框上设置有与所述第一开ロ相対的第二开ロ ；所述门框对应所述第二开ロ处设置有可封堵所述突出口和所述第二开ロ的左推拉门和右推拉门；所述左推拉门与左气缸连接；所述右推拉门与右气缸连接；所述左推拉门和右推拉门的前门面的上下两个部位均与所述门框之间设置有第一滚子；所述左推拉门和右推拉门的上下两个侧面均与所述门框之间设置有第二滚子；所述左推拉门与右推拉门的正对面上分別设置有左密封板和右密封板；所述试件箱对应所述左推拉门和右推拉门的端部设置有第二密封圏。为提高试件箱的密封性，所述箱体的左箱板、右箱板、前箱板和后箱板的顶部为阶梯结构，所述阶梯结构靠近所述箱体内腔的高度大于远离所述箱体内腔的高度，从而使所述箱体的顶部构成凸台；所述盖板与所述箱体扣合；在所述凸台处，所述盖板与所述箱体之间设置有密封垫；所述盖板与所述箱体在所述凸台处通过螺栓固定连接。为适应突出ロ不同的尺寸要求，所述突出口内通过螺栓固定连接有突出套；所述突出套与所述前箱板之间设置有第一密封圈；所述第二密封圈设置在所述突出套与所述左推拉门和右推拉门相対的端部。为获得煤与瓦斯突出孔洞形成过程及煤与瓦斯突出发展过程提供直接的数据，研究了孔洞的空间形态的时间演化规律，实现对煤与瓦斯突出过程中煤体破裂的时空演化现象可视化再现，研究煤体内部声发射的空间形态，所述箱体的箱板上设置有探头安装孔；所述探头安装孔靠近所述箱体的内腔一端焊接有堵头，远离所述箱体的内腔一端配合有第一螺栓；所述堵头的外侧设置有声源探头；所述声源探头与所述第一螺栓的端面之间压装有弹簧；所述第一螺栓上设置有第一轴向通孔；所述第一轴向通孔内配合有第二螺栓；所述第二螺栓上设置有第二轴向通孔；所述声源探头的外接导线从所述第一轴向通孔和第二轴向通孔中接出。为提高声源探头的可靠性，所述第一轴向通孔包括锥孔；所述锥孔的孔径沿靠近所述箱体内腔的方向逐渐变小；所述第一轴向通孔内位于所述锥孔处设置有卡套；所述第ニ螺栓设置在所述卡套的外侧；所述卡套的前端为圆锥状，其锥度小于所述锥孔的锥度；所述卡套的前端沿轴向设置有至少两个开口槽；所述开ロ槽在圆周方向均布。为便于试件箱放置到机架的底座上，所述试件箱与所述底座之间设置滚动底座；所述滚动底座包括与所述底座固定连接的滚动座和设置于所述滚动座内的滚动体。为更真实的模拟井下采掘过程中不同顶板活动阶段时的煤层应カ的复杂分布现象，所述盖板上固定连接有四个所述Z向压杆套；所述箱体的前端设置有四个所述Y向压杆套；所述箱体的左端设置有一个所述X向压杆套。为避免三向加载カ之间相互干渉，所述X向压板与其相邻的Z向压板的转角处设置有第一防干渉板；所述X向压板与其相邻的Y向压板的转角处设置有第二防干渉板；各所述Y向压板与其相邻的Z向压板的转角处设置有第三防干渉板。为更准确的采集煤矿动カ灾害前后煤岩体内部的參数，所述箱体的左 箱板上平行设置有三行所述传感器接ロ ；在靠近所述突出ロ的方向上，所述传感器接ロ的分布密度逐渐加大。较佳的，所述传感器接ロ在每行设置有18个。本专利技术的有益效果是本专利技术可监测煤矿动カ灾害发生前后煤岩体的声发射信号的时空演化规律，达到研究应カ场、渗流场、温度场和裂隙场之间的内在联系及其在煤矿动力灾害过程中相互耦合作用机制的目的，从而更深层次地掲示本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种多场耦合煤矿动カ灾害大型模拟试验声发射装置，包括试件箱箱体(1)，其特征是所述箱体(I)的箱板上设置有探头安装孔(30);所述探头安装孔(30)靠近所述箱体(O的内腔一端焊接有堵头(31)，远离所述箱体(I)的内腔一端配合有第一螺栓(32);所述堵头(31)的外侧设置有声源探头(33);所述声源探头(33)与所述第一螺栓(32)的端面之间压装有弹簧(34);所述第一螺栓(32)上设置有第一轴向通孔(35);所述第一轴向通孔(35)内配合有第二螺栓(36);所述第二螺栓(36)上设置有第二轴向通孔(37);所述声源探头(33)...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹光志，许江，黄滚，王维忠，蒋长宝，彭守建，张东明，刘东，程立朝，谭皓月，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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