1.一种井下空气冲击灾害试验装置,包括模拟框架,模拟巷道,加载装置、保护设施、试验测试装置,其特征在于:①模型框架由底座、侧向围护板、密封条和顶梁组成,其中顶梁作为加载液压千斤顶的基座固定梁;
②模拟巷道由三段钢化玻璃模拟巷道组成,中间钢化玻璃模拟巷道安装空气冲击模拟保护设施,两侧钢化玻璃模拟巷道安装测试传感器,钢化玻璃模拟巷道采用法兰连接;
③保护设施有三种形式,分别为刚性封闭隔墙,孔网柔性隔墙,充水容器隔墙,根据试验设计需要选择保护设施的形式;
④加载装置由控制台、液压千斤顶、液压管路组成,通过液压千斤顶加载模拟地层,实现采空区坍塌模拟;
⑤试验测试装置由应力传感器、气压传感器、微震传感器、粉尘浓度传感器、数据采集器及计算机组成,利用试验测试装置采集模拟围岩垮落造成巷道空气冲击波的参数。
2.一种井下空气冲击灾害试验装置中的保护设施,其特征在于:①刚性封闭隔墙,按照几何尺寸和强度比例在模拟巷道内制作模拟材料墙体(料石砌筑墙体,厚度大于0.8m且嵌入围岩深度大于0.3m,墙体距离空气冲击发生源距离大于30m,在墙体上部设有观测孔,下部设有排水孔);②孔网柔性隔墙,按照几何尺寸和强度比例在模拟巷道内制作模拟柔性隔墙(直径为0.2m-0.3m,用钢索联接的、止推楔固定的一系列立柱组成);空气冲击波前压力削弱的效果取决于孔网的比值a=S0/S,其中S0和S分别为冲击波自由通过的面积和巷道断面积;③充水容器隔墙,用充水的塑性容器建造,其两端悬挂在模拟巷道顶板,覆盖模拟巷道断面。
3.根据权利要求1所述的一种井下空气冲击灾害试验装置的操作方法,其特征在于:①熟悉开采矿体的地质水文及开采技术条件,依据收集到的资料,选择相似物理模拟材料,设计模拟地层的相似物理模拟材料配比;
②按照相似物理模拟材料配比制作模拟地层材料,在模型框架内铺设地层模拟材料,并压实;依次进行其他模拟地层的制作,通风晾干;
③拆开模拟矿体一侧的护板开挖设计范围内的矿体,安装侧护板及密封条;
④调试和测试数据采集器,检查模拟巷道内布置的监测传感器,并将数据线接入计算机进行调试和测试;
⑤安装承压板,由控制台的液压泵将液压千斤顶压力施加到设计地压值;
⑥模拟空区坍塌,监测造成模拟巷道内的空气冲击参数。