本發(fā)明涉及煤巷圍巖模擬試驗技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置。

背景技術(shù)：

煤是一種由母巖顆粒和膠結(jié)物相互作用形成的沉積巖，在長期地質(zhì)的作用下，煤的原生裂隙較發(fā)育。煤巷是為采煤而開掘的巷道，當煤層上部巖層含有水時，巖層水可能會沿著煤原生裂紋及煤巷開掘形成的新裂隙滲出，在煤巷形成淋水。水對膠結(jié)物軟化、泥化、溶解、水化、水解和溶蝕等物理化學作用，降低了煤內(nèi)母巖的膠結(jié)強度；水對煤內(nèi)結(jié)構(gòu)面潤滑作用，促進了巖體內(nèi)裂隙的發(fā)育擴展，從而大大降低了煤的強度，影響煤巷道的穩(wěn)定性。目前對巖層水巷道圍巖強度、破壞特征影響的研究都是在現(xiàn)場采集煤巷圍巖試塊，然后在實驗室加工成標準試樣，其次將煤巷圍巖試樣進行浸水試驗，最后在試驗壓力機進行壓縮試驗以研究巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響。然而在實際工程中，巖層水具有一定的水壓、水量不一且具有一定流動性，因此目前對巖層水巷道圍巖強度、破壞特征影響的研究不能從本質(zhì)上反應巖層水對巖層水對巷道圍巖強度、破壞特征影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置及試樣方法，可以更準確地模擬不同水壓、不同水量的流動巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響。

本發(fā)明提供一種模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置，包括模擬器、儲水桶、進水管路、進水開關(guān)、恒壓供水泵、出水管路、抽水泵、出水開關(guān)、水位傳感器和控制器，模擬器包括頂端開口的模擬室和可拆卸地覆蓋在模擬室內(nèi)上部的中空板，模擬室的底部開設有總出水孔，中空板的外層板開設有總進水孔，中空板的內(nèi)層板均勻開設有多個分進水孔，總進水孔與多個分進水孔連通，儲水桶經(jīng)進水管路連接總進水孔，進水管路上依次設置進水開關(guān)和恒壓供水泵，總出水孔經(jīng)出水管路連接儲水桶，出水管路上依次設置抽水泵和出水開關(guān)，儲水桶內(nèi)設置水位傳感器，控制器分別信號連接水位傳感器、進水開關(guān)和恒壓供水泵。

進一步的，模擬室由前矩形板、后矩形板、左矩形板、后矩形板和下矩形板連接而成，中空板中的外層板和內(nèi)層板均為矩形板。

進一步的，下矩形板的底部連接有底座。

進一步的，前矩形板、后矩形板、左矩形板、后矩形板、下矩形板、外層板和內(nèi)層板均由鋼材制成，前矩形板、后矩形板、左矩形板、后矩形板和下矩形板采用焊接工藝連接形成模擬室，外層板和內(nèi)層板采用焊接工藝連接形成中空板。

進一步的，所述控制器為單片機。

本發(fā)明還提供一種模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗方法，應用權(quán)上述的模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置，包括以下步驟：

步驟一、現(xiàn)場采集煤樣，將煤樣加工成與模擬室匹配的形狀，在煤樣中鉆出巷道；

步驟二、將帶有巷道的煤樣放置于模擬室內(nèi)，模擬室的上部蓋上中空板，使中空板接觸煤樣的上部，中空板的四周與模擬室之間采用密封材料密封；

步驟三、根據(jù)現(xiàn)場巖層的水壓和水量，控制器控制恒壓供水泵的壓力輸出，控制器通過水位傳感器和進水開關(guān)控制水量輸出，儲水桶內(nèi)的水依次經(jīng)進水管路、總進水孔和分進水孔流至模擬室內(nèi)的煤樣實現(xiàn)模擬；

步驟四、模擬完成后關(guān)閉進水開關(guān)，打開出水開關(guān)，啟動抽水泵，模擬室內(nèi)的水依次經(jīng)總出水孔、出水管路和抽水泵回流至儲水桶；

步驟五、從模擬室上拆卸中空板，取出煤樣，將煤樣進行壓縮試驗以研究巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置具有以下特點和優(yōu)點：

1、本發(fā)明的模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，拆裝方便；

2、本發(fā)明的模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置，可模擬流動的巖層水，可改變巖層水的水壓和水量，更準確地模擬不同水壓、不同水量的流動巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響；

3、本發(fā)明的模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗方法，可以更準確地模擬不同水壓、不同水量的流動巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響，試驗數(shù)據(jù)更準確。

結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的具體實施方式后，本發(fā)明的特點和優(yōu)點將變得更加清楚。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置中的中空板的主視圖；

圖3為本發(fā)明實施例模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置中的中空板的仰視圖；

圖4為本發(fā)明實施例模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置中底座結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗方法中的帶有巷道的煤樣；

其中，1、儲水桶，2、控制器，3、進水開關(guān)，4、恒壓供水泵，5、進水管路，6、總進水孔，7、中空板，8、模擬室，9、底座，10、下矩形板，11、總出水孔，12、出水管路，13、抽水泵，14、水位傳感器，15、出水開關(guān)，16、分進水孔，17、煤樣，18、巷道。

具體實施方式

如圖1至圖4所示，本實施例提供一種模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置，包括模擬器、儲水桶1、進水管路5、進水開關(guān)3、恒壓供水泵4、出水管路12、抽水泵13、出水開關(guān)15、水位傳感器14和控制器2等部件。本實施例中的控制器2采用單片機，控制器2設置于儲水桶1的外壁。模擬器包括頂端開口的模擬室8和可拆卸地覆蓋在模擬室8上部的中空板7，中空板7可在模擬室8內(nèi)的垂直方向移動。前矩形板、后矩形板、左矩形板、后矩形板、下矩形板10均由鋼材制成，模擬室8由前矩形板、后矩形板、左矩形板、后矩形板和下矩形板10采用焊接工藝連接而成，下矩形板10的底部連接有底座9。中空板7中的外層板和內(nèi)層板均為矩形板，外層板和內(nèi)層板均由鋼材制成，外層板和內(nèi)層板采用焊接工藝連接形成中空板7。模擬室8的底部的下矩形板10開設有總出水孔11，中空板7的外層板開設有總進水孔6，中空板7的內(nèi)層板均勻開設有多個分進水孔16，總進水孔6與多個分進水孔16連通，以使水從總進水孔6均勻地流至多個分進水孔16，更準確地模擬流動的巖層水。儲水桶1經(jīng)進水管路5連接總進水孔6，進水管路5上依次設置進水開關(guān)3和恒壓供水泵4，總出水孔11經(jīng)出水管路12連接儲水桶1，出水管路12上依次設置抽水泵13和出水開關(guān)15，儲水桶1內(nèi)設置水位傳感器14，控制器2分別信號連接水位傳感器14、進水開關(guān)3和恒壓供水泵4。本實施例中的模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置，結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，拆裝方便，可模擬流動的巖層水，可模擬改變巖層水的水壓和水量，更準確地模擬不同水壓、不同水量的流動巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響。

本實施例還提供一種模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗方法，應用上述的模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗輔助裝置，包括以下步驟：

步驟一、如圖5所示，現(xiàn)場采集煤樣17，將煤樣17加工成與模擬室匹配的形狀，在煤樣17中鉆出巷道18；

步驟二、將帶有巷道18的煤樣17放置于模擬室8內(nèi)，模擬室8的上部蓋上中空板7，中空板7尺寸略小于模擬室8，使中空板7接觸煤樣17的上部，中空板7的四周與模擬室8之間采用密封材料密封；

步驟三、根據(jù)現(xiàn)場巖層的水壓和水量，控制器2控制恒壓供水泵4的壓力輸出，控制器2通過水位傳感器14和進水開關(guān)3控制水量輸出，儲水桶1內(nèi)的水依次經(jīng)進水管路5、總進水孔6和分進水孔16流至模擬室8內(nèi)的煤樣17實現(xiàn)模擬；

步驟四、模擬完成后關(guān)閉進水開關(guān)3，打開出水開關(guān)15，啟動抽水泵13，模擬室8內(nèi)的水依次經(jīng)總出水孔11、出水管路12和抽水泵13回流至儲水桶1，實現(xiàn)水的循環(huán)利用；

步驟五、從模擬室8上拆卸中空板，取出煤樣，將煤樣進行壓縮試驗以研究巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響。

本實施例中的模擬巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響的試驗方法，可以更準確地模擬不同水壓、不同水量的流動巖層水對煤巷圍巖強度、破壞特征影響，試驗數(shù)據(jù)更準確。

當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發(fā)明的保護范圍。