（1）平台简介

建设背景：西部矿区开采逐渐进入深部开采。深部井工矿斜井施工过程中，由于地层岩性不同，地下水分布各异，受施工和采动影响程度不同，地层在不同深度、相同深度不同岩性和不同含水条件下的沉降量各不相同。这种差异沉降会导致井筒受到附加拉剪应力作用，严重时会导致井筒开裂、变形、漏水，影响井筒的使用寿命，对矿井生产造成重大影响。因此，必须研发西部深部井工矿井筒模拟试验台，重点研究斜井施工期间和煤层开采期间，地层沉降变形规律，地层差异沉降对井筒稳定性影响，斜井保护煤柱合理留设等。

建设意义：西部深部井工矿井筒施工模拟试验台主要模拟在斜井掘进与支护完成以后，煤层开采引起顶板垮落、上覆地层沉降变形以及对斜井井筒结构稳定性的影响。通过本平台建设，可以分析煤层开采引起顶板运动规律，探讨煤层开采过程中管片结构所受围岩压力变化规律和管片结构内力变化规律，确保斜井建成投入运营后的长期稳定。

（2）平台主要模块

试验平台主要由主体框架、垂直加载系统、数据监测及采集系统等模块组成，模型尺寸4.2m×2m×2.4m，加载能力15×0.64m2×500kN，可实现最大加载压力0.78MPa。如图1所示。

图1 西部深部井工矿井筒施工模拟试验台

1）主体框架

西部深部井工矿井筒施工模拟试验台主体框架是一个闭合的箱体，箱体四周由立柱、有机玻璃板、和门扇围成，通过轨道梁和行走梁来调整加载区域。如图2所示。

（a）总体结构

（b） 轨道梁                             （c） 行走梁

图2 西部深部井工矿井筒施工模拟试验台主体框架

2）垂直加载系统

西部深部井工矿井筒施工模拟试验台主要由压板、球头联接器、压力传感器、丝杠轴、压盘座、滑动板、传动齿轮、步进电机构成，如图3所示，通过与主体框架模块中的行走梁和轨道梁配合，实现对不同区域的模型进行加载。

图3 西部深部井工矿井筒施工模拟试验台垂直加载系统

（3）平台功能介绍

西部深部井工矿井筒施工模拟试验台主要用于研究斜井投入运营之后，采动对井筒稳定性的影响规律。同时分析煤层开采引起的上覆地层垮塌、开裂、沉降的规律，以及斜井保护煤柱的不同留设宽度对井筒稳定性的影响，为斜井合理煤柱的留设提供依据。平台主要功能包括：

1）模拟斜井底板距煤层高度一定条件下，煤柱不同宽度下井筒结构所受围岩压力、结构内力变化规律；

2）保护煤柱宽度既定的条件下，模拟斜井底板距煤层高度不同井筒结构所受围岩压力、结构内力变化规律；

3）确定斜井合理保护煤柱的确定方法。