社会现实场景

煤矿冲击地压本质上是煤层开采扰动诱发覆岩结构运动所导致的力学灾害。开采过程中，上覆岩层自重载荷向煤壁、煤柱等周边区域转移，形成高静应力环境，使煤体积聚大量弹性能；当关键覆岩结构达到破断极限发生突变性失稳时，瞬间释放的强动载应力波与原有高静载叠加，使已处于极限平衡状态的煤体发生失稳破坏，最终触发冲击地压。

真实问题

随着煤矿开采向深部及复杂地质条件区域延伸，极端地质条件下的冲击地压灾害日益凸显。针对大型逆冲断层、巨厚红土层覆盖、叠瓦状覆岩结构以及急倾斜煤层等典型条件，亟需系统揭示覆岩结构运移、静载应力场演化、动载能量释放和巷道围岩失稳之间的灾变机制。

技术创新

多功能相似材料模拟实验系统最大模型尺寸2000mm×300mm×2000mm，垂直与横向加载力600KN，活塞行程150mm，垂直液压缸配备多个截止阀组，可以间隔或同时进行加载控制。该系统可用于多种应力状态、极端地质条件下煤层开采相似材料实验，开展煤层开采过程覆岩运移、应力场时空演化规律研究。

图1 多功能相似材料模拟实验系统