深部高地应力煤岩体动力灾害与驱替模拟试验系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种深部高地应力煤岩体动力灾害与驱替模拟试验系统及方法，包括放置测试岩样的腔体，所述腔体上设置有用于施加三轴应力的应力加载模块，所述腔体上、下端设置有对抗三轴应力、提供反力支撑的反力模块；腔体一侧设置有向腔体内注入与排出高压气体/液体的充填机构，另一端设置有能够实现腔体与外界保持封闭与连通的巷道开挖与瞬间打开模块，通过控制其开闭，使测试岩样在腔体内完成深部高地应力含气/液环境下的多场耦合反应；腔体外部设置有能够推动所述腔体在水平与垂直两个方位之间运动的翻转模块。可以实现真三轴高地应力条件下的隧道开挖等工况模拟还可实现对模型材料的面式充气注水模拟煤与瓦斯吸附解吸、水力劈裂和驱遣等试验功能。

System and method for simulating dynamic disaster and displacement of deep high stress coal and rock mass

The invention discloses a deep high stress coal rock dynamic disaster and displacement simulation test system and method, including the test sample placed cavity, the cavity is arranged on the applied stress loading module three axial stress, the cavity is arranged at the lower end, against the three axial stress, provide force module counter force support; one side of the cavity is arranged into the cavity and the filling mechanism to discharge the high-pressure gas / liquid, the other end is provided with a holding cavity with the outside to achieve closed and open connectivity and tunnel excavation moment module, through controlling the opening and closing, so that the test sample in the cavity to complete the deep ground the gas / liquid force under the environment of multi field coupling reaction; the cavity is arranged outside the cavity flipping module can promote the movement between the horizontal and vertical range of two. It can realize three axis high simulation also can be realized on model materials inflatable water simulation of coal and gas adsorption and desorption, hydraulic fracturing and Stefan test function force under the conditions of the tunnel excavation condition.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种深部高地应力煤岩体动力灾害与驱替模拟试验系统及方法，尤其是涉及深部高地应力含气(液)煤岩体动力灾害与驱替模拟。
技术介绍
目前地下工程领域的研究方法主要有理论分析、数值计算、地质力学模型试验和现场监控量测等手段，而这些方法中，由于岩体力学行为的高度非线性以及参数选取不明确性，单纯的理论分析和数值计算很难解决和处理大型复杂的项目，相比之下模型试验具有可重复、安全性高、经济性好、针对性强、数据可靠等优点，综合考虑，采用室内模型试验结合数值计算和理论分析与现场监测相互印证得到结论与规律更科学可靠。对此，国内外学者对此进行了大量的研究，取得了丰硕的成果。但由于深部地质条件的复杂性，使得问题仍未得到圆满解决，如何更加安全、高效、智能的模拟这类复杂条件下特别是多场耦合条件下，煤岩体动力灾害与驱替模拟试验和试验手段还存在严重不足。目前，针对多场耦合条件下的地质力学模型试验，已开展了大量的研究工作，研制了一系列模拟试验装置，研究现状如下：(1)申请号为200910103155.7的中国专利公开了一种煤与瓦斯突出试验快速泄压的煤样室，包括煤样室本体，煤样室本体设置煤与瓦斯喷出口和压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深部高地应力煤岩体动力灾害与驱替模拟试验系统，其特征是：包括放置测试岩样的腔体，所述腔体上设置有用于施加三轴应力的应力加载模块，所述腔体上、下端设置有对抗三轴应力、提供反力支撑的反力模块；所述腔体一侧设置有向腔体内注入与排出高压气体/液体的充填机构，另一端设置有能够实现腔体与外界保持封闭与连通的巷道开挖与瞬间打开模块，通过控制其开闭，使测试岩样在腔体内完成深部高地应力含气/液环境下的多场耦合反应；所述腔体外部设置有能够推动所述腔体在水平与垂直两个方位之间运动的翻转模块。

【技术特征摘要】
1.一种深部高地应力煤岩体动力灾害与驱替模拟试验系统，其特征是：包括放置测试岩样的腔体，所述腔体上设置有用于施加三轴应力的应力加载模块，所述腔体上、下端设置有对抗三轴应力、提供反力支撑的反力模块；所述腔体一侧设置有向腔体内注入与排出高压气体/液体的充填机构，另一端设置有能够实现腔体与外界保持封闭与连通的巷道开挖与瞬间打开模块，通过控制其开闭，使测试岩样在腔体内完成深部高地应力含气/液环境下的多场耦合反应；所述腔体外部设置有能够推动所述腔体在水平与垂直两个方位之间运动的翻转模块。2.如权利要求1所述的一种深部高地应力煤岩体动力灾害与驱替模拟试验系统，其特征是：所述反力模块，包括设置在所述腔体顶端的前盖和设置在所述腔体底端的后盖，所述前盖和后盖之间通过多个纵向拉杆连接，所述纵向拉杆的两端设置有紧固件，以保持前盖和后盖紧固包裹所述腔体。3.如权利要求1所述的一种深部高地应力煤岩体动力灾害与驱替模拟试验系统，其特征是：所述应力加载模块，包括设置在所述腔体内壁四周的围压加载板和腔体后部紧贴面式充填板的轴向加载油缸，以及紧贴所述围压加载板以起到反力作用力的传力垫板。4.如权利要求2所述的一种深部高地应力煤岩体动力灾害与驱替模拟试验系统，其特征是：所述腔体的前盖上设置有围压进出油口和底部进出油口。5.如权利要求1所述的一种深部高地应力煤岩体动力灾害与驱替模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：李术才，王汉鹏，李清川，袁亮，张冰，薛俊华，李勇，周伟，张德民，段昌瑞，任波，
申请(专利权)人：山东大学，淮南矿业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东;37