科创中国

一、项目意义

       煤矿地下水库工程是水资源保护利用的有效途径，煤柱坝体在长期水浸和动静载叠加环境下的稳定性机理成为煤矿地下水库长期安全运行的关键。当前对能够充分开展动静载与水浸耦合作用的多场作用岩体力学综合实验装置的需求是十分迫切的。

       目前，实验室采用的岩体力学相似模拟实验装置多是单物理场布置，其监测方法与监测数据采集方式较局限，设计思路与实验方案较传统，智能化、综合化水平不高，不能满足复杂应力与水浸耦合环境下煤柱坝体的实验室实验要求。

       例如，中国专利公开号：CN 108677866 A；公开日：2018年10月19日；公开了一种地下水库三维相似模拟装置，包括模拟实验平台、水库模拟系统、智能均布加载系统、实时监测系统和智能骨料装载压实系统；所述模拟实验平台包括所述水库模拟系统和设置在所述水库模拟系统上部和下部的若干岩层，所述水库模拟系统包括坝体模拟系统和设置在所述坝体模拟系统内部的煤层模拟系统，所述煤层模拟系统由n个一天煤模拟水袋从左至右依次排列而成，所述坝体模拟系统包括坝体底板和四个坝体侧护板。该申请案的相似模拟实验装置相比于传统的单场布置，能对地下水库结构进行静压、水浸环境的模拟，但无法模拟动载场合，且该申请案的采集系统的结构布置有待优化，采集到的数据局限性过大。

二、项目优势

（1）本项目的煤柱坝体累积损伤演化综合实验装置，通过多场信息生成单元，能对煤矿地下水库单元实现多场耦合环境模拟，通过信息交互单元收集多场下地质参数的变化，经可视化数据处理分析单元处理分析后将实验结果显示在智能终端设备上，实现了复杂应力与水浸耦合环境下煤柱坝体的实验室实验要求；

（2）本项目的煤柱坝体累积损伤演化综合实验装置，多场信息生成单元通过简单的构件配合，能对模拟煤矿地下水库单元结构进行静载、动载和水浸的多场耦合环境的模拟，简单有效的达到实验环境要求；

（3）本项目的煤柱坝体累积损伤演化综合实验装置，静载、动载和水浸环境模拟均可通过智能终端设备进行操作，简单方便；

（4）本项目的煤柱坝体累积损伤演化综合实验装置，信息交互单元信息交互单元采集多场耦合环境下的各参数信息并发送至可视化数据处理分析单元，通过可视化数据处理分析单元，能对各参数进行分析，最终在智能终端设备上显示各项数据发生位置的实时动态或是根据设定的临界参数来判断坝体各监测位置的危险等级并显示记录；数据监测全面准确，且能对数据进行有效的分析；

（5）本项目的煤柱坝体累积损伤演化综合实验装置，多频线性振动马达按照二排五眼的方式布置，进行动载环境模拟时，能更加符合目标矿井水库的地质赋存条件下的动载环境和工作面开采引发的扰动因素，产生的动载影响更加真实、均匀，且便于使采动围岩物理力学特征变化准确传递至对应传感器；

（6）本项目的煤柱坝体累积损伤演化综合实验装置，设置了三处监测层来设置应力传感器、位移传感器和渗压传感器，相比于传统实验装置中实验参数的获取装置，本发明的监测层构成，可以有效地采集煤矿地下水库单元中多处结构层的参数，避免参数获取存在局限性的弊端；

（7）本项目的煤柱坝体累积损伤演化综合实验装置，各监测层上设置不同测线来收集对应数据，不同测线上各传感器按照特定方式布置，保证全面接收数据的同时补偿影响因素带来的误差，进一步增加实验数据和实验结果的可靠性；

（8）本项目的煤柱坝体累积损伤演化综合实验方法，通过控制多场信息生成单元中各个模块的启动，对煤矿地下水库单元结构模拟多场耦合的环境，进行对应位置的参数采集，将数据处理后输出，通过简单的操作方法即可模拟煤柱坝体复杂的耦合环境，并得到实验可靠的数据和结果。

三、转化需求

（1）本成果技术成熟，市场需求大，但项目大面积推广资金投入较大，需要政府给予一定的政策和资金扶持。（2）本技术成果也可在其他相关领域应用，但需要做进一步的针对性研究。