深部煤岩工程多功能物理模拟实验系统_中国煤炭行业知识服务平台

深部煤岩工程多功能物理模拟实验系统

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作者

卢义玉彭子烨夏彬伟喻鹏欧昌楠
单位

重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室
摘要

深部煤岩工程多功能物理模拟实验系统可开展煤与瓦斯突出、水力化煤层增透、地下工程围岩变形破坏、超临界二氧化碳压裂等煤岩体工程问题的物理模型实验。从煤与瓦斯突出角度，基于地应力、瓦斯压力、煤体性质、地质构造及开采扰动等突出影响因素，分析对比总结了系统在煤与瓦斯突出实验方面的功能与特色。该系统由主体装置、模型成型及就位系统、液压伺服加载控制系统、抽气注气系统、模拟开挖系统和数据采集及监测系统6部分构成，具有以下特色：①主体装置采用“外圆内方”的钢筒式结构，有效增大了承载系统的刚度和承载能力，荷载不外传，避免了局部应力集中的产生；②装置内部可容纳模型尺寸大（2060 mm×1200 mm×1200 mm），能模拟地质构造，相似程度高，边界效应小；③模型腔内储气空间大，气源的连续供给能力强，还原真实条件下卸压带瓦斯向突出区域运移过程；④环向布置20根液压拉拔器密封，确保主体装置拉杆受力均匀，装置最大密封气压高达5 MPa；⑤采用432个小油缸加载，实现了三向独立均布或非均布加载，最大加载应力10 MPa，加载过程中气压和固压互不干扰；⑥自动控制模拟开挖，还原井下掘进扰动行为，保证煤与瓦斯突出前兆信息的获取。利用该实验系统成功开展了石门揭煤诱发煤与瓦斯突出模拟实验，监测了实验过程中温度、气体压力、煤岩体应力和声发射数据的实时变化情况，为研究煤与瓦斯突出发生机理、预测方法、控制技术等方面问题提供科学的实验数据
关键词

煤与瓦斯突出相似模拟实验系统石门揭煤
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