1.一种天然地震对矿井工作面稳定性的模拟装置，其包括龙门式反力架、试验箱体、井下支护平台系统、不均匀载荷加载系统、振动发生系统、数据采集系统及控制系统；其特征在于，所述试验箱体位于龙门式反力架内，其包括模型架、高透亚克力板、前挡板和承压板，所述前挡板和高透亚克力板与模型架可拆卸连接，所述高透亚克力板安装在前挡板与模型架之间，所述前挡板为间隔排布，位于底部的前挡板设置为紧贴煤层底板以方便安装扰动发生系统，所述承压板设置于试验箱体内部左右两侧，并设置有多个，用于传递梯度水平应力，试验箱体内部还铺设有用于模拟煤层和岩层的相似模拟材料；

所述井下支护平台系统包括顶板锚杆、金属网和电动液压支架模拟装置，所述顶板锚杆与所述金属网之间通过金属垫片接触连接，顶板锚杆与金属网铺设在右侧模拟开挖的回撤巷道内；所述电动液压支架模拟装置设置于左侧模拟回采工作面内；

所述不均匀载荷加载系统包括垂直应力加载系统、两侧梯度水平应力加载系统、背侧梯度水平应力加载系统和构造应力场产生装置，所述垂直应力加载系统设置于试验箱体上方，与所述龙门式反力架上部相连，所述两侧梯度水平应力加载系统设置于试验箱体左右两侧，与龙门式反力架的左右两侧相连，并通过模型架与试验箱体内部左右两侧的承压板相连；所述背侧梯度水平应力加载系统设置于试验箱体背侧，与模型架相连，用于形成梯度水平应力；所述构造应力场产生装置设置于试验箱体底部，其包括多个底部承压水囊，通过底部承压水囊体积膨胀而产生塑性变形，以对煤层底部施加构造应力，形成倾斜、褶曲的地质构造；

所述振动发生系统包括工作面开采扰动发生装置和地震模拟震动台，分别设置于紧贴煤层底板的前挡板和龙门式反力架底部，工作面开采扰动发生装置用于模拟工作面开采产生的扰动，地震模拟震动台用于模拟产生采空区大面积塌陷的天然地震。

2.如权利要求1所述的一种天然地震对矿井工作面稳定性的模拟装置，其特征在于，模型架由铁质材料制成，所述高透亚克力板安装在前挡板与模型架之间，所述前挡板为间隔排布，用于提供作用反力以提高结构稳定性，且在煤层开采水平形成一定高度观察窗口，方便模拟煤层开挖并方便可视化观测内部岩层变化状况。

3.如权利要求1或2所述的一种天然地震对矿井工作面稳定性的模拟装置，其特征在于，所述顶板锚杆、金属网和金属垫片由胶水提前黏合成多个整体，并在回撤巷道开挖后用长夹子伸入巷道分别插入巷道顶板，所述顶板锚杆为螺旋状长金属钉，在金属网上侧的所述顶板锚杆上布置有测力传感器，用于模拟监测巷道顶板应力变化。

4.如权利要求3所述的一种天然地震对矿井工作面稳定性的模拟装置，其特征在于，所述电动液压支架模拟装置由多个电动液压支架车并排组成，所述电动液压支架车由支撑板、应力传感器、弧形伸缩机构、架体和电动滚轮组成，所述电动滚轮通过外部的所述控制系统控制行进方向，以模拟液压支架自动跟机移架，所述架体和支撑板之间由弧形伸缩机构连接，模拟支撑顶板压力，所述支撑板上安装有应力传感器，用于模拟监测顶板来压。

5.如权利要求4所述的一种天然地震对矿井工作面稳定性的模拟装置，其特征在于，所述背侧梯度水平应力加载系统包括注水装置和多排背侧承压水囊，所述背侧承压水囊之间由隔板分隔开，所述注水装置与背侧承压水囊相连，通过所述注水装置注入和监测水压以形成梯度水平应力。

6.如权利要求5所述的一种天然地震对矿井工作面稳定性的模拟装置，其特征在于，所述构造应力场产生装置包括软板和底部承压水囊，设置于试验箱体底部，与模型架相连，所述注水装置与底部承压水囊相连，通过注入和监测水压以形成底部构造应力；所述底部承压水囊设置为多个且通过底部隔板隔开，所述底部承压水囊上部盖有所述软板，所述软板为光滑塑性软板，可随底部承压水囊体积膨胀而产生塑性变形，通过单一或组合底部承压水囊注水加压向上升起以对煤层底部施加构造应力，形成倾斜、褶曲的地质构造。

7.如权利要求6所述的一种天然地震对矿井工作面稳定性的模拟装置，其特征在于，所述工作面开采扰动发生装置由导轨、电动滑块、铆钉和小型振动发生器组成，所述小型振动发生器通过铆钉与电动滑块连接，所述电动滑块与导轨滑动连接，其通过所述控制系统驱动以沿导轨行进，所述导轨与紧贴煤层底板的所述前挡板连接，所述小型振动发生器贴近工作面前方煤体以产生可调节的振动频率，模拟工作面开采产生的扰动，所述地震模拟震动台设置于所述龙门式反力架架座内的底部，与所述模型架底部通过卡扣相连，用于模拟产生采空区大面积塌陷的天然地震。

8.如权利要求7所述的一种天然地震对矿井工作面稳定性的模拟装置，其特征在于，所述数据采集系统包括声发射监测系统、应力监测系统和微震监测系统，分别通过声发射传感器、应力传感器和拾震式传感器埋置于不同岩层之间，当工作面回采以及采空区垮落时各传感器监测相应信号并通过连线传送至外部的控制系统进行分析。

9.如权利要求8所述的一种天然地震对矿井工作面稳定性的模拟装置，其特征在于，在模拟地层中还布设有位移采集系统，其利用位移传感器探究天然地震发生后井下至地表各岩层应力传递的时空演变规律。

10.一种天然地震对矿井工作面稳定性的模拟方法，其采用权利要求6‑9之一项所述的一种天然地震对矿井工作面稳定性的模拟装置来实现，其模拟方法具体包括以下步骤：步骤1、设计试验方案与试验配比：

试验参数主要包括模型相似常数、模拟煤层地质构造、煤岩三向应力状态以及煤岩的相似模拟材料配比，依照配比制作所需强度的相似模拟材料；

步骤2、制作模块化煤体：

采用模块化煤体制作装置来制作，所述模块化煤体制作装置包括塑料薄膜、麻绳和煤体制作模具，所述煤体制作模具为可拆卸式模具，煤体制作模具前后两侧各开一孔，便于安放麻绳，所述麻绳中部打有若干绳结；具体在进行制作时，将配比好的煤体材料混合均匀倒入铺有塑料薄膜和麻绳的煤体制作模具中，麻绳两端留一定余量，之后放入养护箱养护，完成后取下煤体制作模具；

步骤3、铺设相似模拟材料和数据采集系统：

根据工程计算铺设煤层所在高度，有序组装模型架上的前挡板和高透亚克力板，使煤层开采水平处留有一定高度可拆卸窗口，将混合好的材料和模块化煤体依次有序铺设到模型架中，并在铺设过程中有序埋置声发射传感器、应力传感器、位移传感器以及拾震式传感器所对应的数据采集系统，并分别连接至外部控制系统；

步骤4、模拟应力状态：

通过垂直应力加载系统进行加载提供垂直应力，通过两侧梯度水平应力液压加载系统提供左右方向梯度侧压，通过注水装置向背侧承压水囊注入不同水压以提供前后方向梯度侧压，其中，左右方向和前后方向的梯度侧压均自下而上依次减小，通过注水装置向一侧或全部的底部承压水囊注入一定水压以推动塑性软板向上升起从而推动煤层底板形成倾斜、褶曲的构造应力形态；

步骤5、模拟煤层开采和引起的矿震活动：

拆卸所述可拆卸窗口处的高透亚克力板，露出模拟煤层，在紧贴煤层底板的所述前挡板上安装导轨、滑块、铆钉和振动发生器，并将振动发生器移动至距边界一定距离的模块化煤体的右侧处，开启振动发生器，并缓慢抽出振动发生器所在位置预留的模块化煤体，模拟巷道掘进过程，形成回撤巷道；之后，利用长夹子将由胶水提前黏合顶板锚杆、金属网和金属垫片而形成的所述多个整体分段插入回撤巷道的上部顶板并压实，使之具有一定初始应力状态，模拟回撤巷道支护；之后，将振动发生器关闭，移动至左侧后重新开启，并缓慢抽出此处模块化煤体，形成模拟开切眼，依次放入电动液压支架模拟装置进行顶板支撑；随着工作面的推进，振动发生器也缓慢移动，此时缓慢抽出此处所在的模块化煤体，模块化煤体每抽出一定长度，操控电动液压支架模拟装置依次缓慢降柱‑前移‑升柱，直至此处模块化煤体全部抽出，电动液压支架装置整体前进一个截深长度，开始下一轮回采；往复进行，直至工作面开采结束；回采过程中，利用数据采集系统实时监测并传输数据至控制系统进行记录分析，所采集的数据包括采空区垮落产生的矿震数据；

步骤6、模拟天然地震活动发生：

当工作面回采距离达到采区中部时，开启底部震动台并暂停回采工作；逐步提高地震强度，记录天然地震时各传感器数值变化；

步骤7、试验结束：

当井下支护平台系统监测的压力超过其预定数值时发出报警，代表支护系统被大面积压死或失稳，关闭试验系统结束试验，回收试验材料并拆除试验装置，通过控制系统分析整理所得实验数据；

重复步骤1至步骤7，进行多次试验，改变地震波类型或设置固定的地震发生时长，探究不同类型天然地震对井下工作面的影响，由此评价井下的支护系统和矿井的抗震稳定性能力。