CN102121384A - 一种橡胶液力袋模拟煤层开采方法 - Google Patents
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Abstract
一种橡胶液力袋模拟煤层开采方法，用胶管将橡胶袋液力袋、压力表、单向阀、泵站、球阀连在一起形成密闭的橡胶液力袋模拟煤层开采系统，首先配制一定浓度的液体，并检查液体流通管路是否泄漏；橡胶袋液力袋先充入液体，确保无空气残留；将一组橡胶液力袋水平设置在模型架上，依次充入液体；在橡胶袋液力袋上依次铺设性质不同的岩层；待模型晾干后，对其进行开挖；打开球阀，放出橡胶袋液力袋中的液体，观察岩层移动变形规律及压力表读数并记录；绘制压力表压力变化曲线；若要进行分层开采，可以依据开采量进行放液。本发明的方法简单方便，可以节省试验人员大量时间，提高了工作效率。经过样品试验，其试验结果非常理想，避免了多种影响因素。
Description
技术领域
本发明涉及一种橡胶液力袋模拟煤层开采方法。
背景技术
为研究有用矿物采出后受采动影响岩体的变形、移动和破坏规律，常采用相似比一定的相似模拟试验于试验室对其进行定性分析。在试验室中，模拟煤层开采有一定的局限性，特别是在模拟煤层重复开采时，多种外界影响因素会破坏岩体移动变形规律。通过调查发现，曾有人用锯条、木板、电钻等来模拟煤层开采，容易造成采空区上覆岩层移动变形规律失真（与相关理论不相符）、试验模型垮塌等现象，不仅造成了一定的经济损失，还浪费了试验人员的大量时间。虽然相似模拟试验是研究矿山压力的一种有效方法，但现今在模拟煤层开采时几乎还是以前的老办法。
发明内容
本发明提供一种橡胶液力袋模拟煤层开采方法，能够更好地模拟煤层的开采，从而更好地掌握煤层开采前后的压力变化。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种橡胶液力袋模拟煤层开采方法，用胶管将橡胶袋液力袋、压力表、单向阀、泵站、球阀连在一起，组建一个密闭的橡胶液力袋模拟煤层开采系统，具体包括以下步骤：
（1）根据煤质属性及相似比，配制一定浓度的液体，并检查液体流通管路是否泄漏；
（2）在把橡胶袋液力袋放到模型架上之前，先充入一定量的液体，确保橡胶袋液力中无空气残留；然后将一组橡胶液力袋水平设置在模型架上，打开进口开关，依次充入液体，并确保橡胶袋液力袋的上表面在一个水平面上；
（3）在橡胶袋液力袋上依次铺设性质不同的岩层，完成相似试验模型；待模型晾干后，对其进行开挖，即开采煤层；根据试验人员设计要求，打开球阀，放出橡胶袋液力袋中的液体，然后观察不同情况下的岩层移动变形规律及压力表读数，并做下记录；
（4）对试验结果进行总结，绘制压力表压力变化曲线，能间接反映出在开采过程中未采煤层中的压力变化；若要进行分层开采，可以依据开采量进行放液，研究重复开采对岩层移动变形规律的影响。
所述的橡胶液力袋所能承受的压强大于等于(2～2.5)γH/ Cl，其中γ为模型中上覆岩层的平均容重，H为煤层埋藏深度，Cl为模拟试验的几何相似比；橡胶液力袋的长度等于模型架的宽度，橡胶液力袋的宽度等于模拟煤层开采过程中每次推进的距离；为限制橡胶袋上、下表面变形，将橡胶袋放到一个宽度相同、高度略大于煤层开采厚度的双层布袋中，然后在双层布袋的布层间对应于橡胶袋上、下表面各放一个1毫米厚的不锈钢板，在充满液体的情况下，其变形量不大于1毫米。
所述的橡胶液力袋包含三种，即高压强橡胶液力袋、中等压强橡胶液力袋、低压强橡胶液力袋，并根据不同强度的橡胶液力袋需配置强度不同的双层布袋。
所述的双层布袋采用抗拉、抗腐蚀的布袋。
本发明用充满液体且具有一定压力的橡胶袋来模拟煤层。根据所采煤层尺寸及试验人员每次开采进度，将充满液体、大小相同的橡胶袋平放到模型架上，使其上表面在一个水平面上，然后再依次铺上上覆岩层。每个橡胶袋上都有一个进出水口及一个压力表，要开采煤层时，只需依次打开橡胶袋，在橡胶袋的收缩力作用下，液体流出，根据压力表的读数，可掌握煤层开采前后的压力变化。另外，可以根据煤层开采厚度，限制液体的流出量，进而实现煤层的分层开采。
本发明的方法简单方便，可以节省试验人员大量时间，提高了工作效率。经过样品试验，其试验结果非常理想，避免了多种影响因素。
附图说明
图1为本发明的液压回路图；
图2为橡胶液力袋的主视图；
图3为橡胶液力袋的左视图；
图4为橡胶液力袋的俯视图。
具体实施方式
一种橡胶液力袋模拟煤层开采方法，使用了橡胶液力袋模拟煤层开采装置，如图1－4所示，该装置包括模型架，模型架上水平设置一组橡胶液力袋3，橡胶液力袋3的上面铺设上覆岩层；每个橡胶液力袋3上均设有进液口8和出液口9，橡胶液力袋3的进液口8通过管道依次连接单向阀5、扩展快速开关1、泵6、液体箱7，橡胶液力袋3的出液口9通过管道依次连接球阀2和储液箱。橡胶液力袋3与单向阀5之间的管道上设有压力表4。橡胶液力袋3为长方形的双层布袋结构，橡胶液力袋3的一侧伸出设有带进液口8的进液管道10和带出液口9的出液管道11。橡胶液力袋3的四个角以及分别与进液管道10、出液管道11的连接处均设置为弧形结构。扩展快速开关为包括一个入口开关和多个出口开关，扩展快速开关1的进液口通过管道与泵6连接，扩展快速开关1的出液口分别通过管道与一组橡胶液力袋3连通，扩展快速开关1通过管道与储液箱连通。扩展快速开关1设计有扩展接口，可以根据煤层开采尺寸控制橡胶液力袋的数量；在使用时，先打开连通液体箱的开关，关闭连通单向阀（打开单向阀的压力很小）的开关，然后向橡胶液力袋充入液体时，打开连通单向阀的开关，关闭连通液体箱的开关，当橡胶液力袋充满后，打开连通液体箱的开关，再关闭连通单向阀的开关。图1中①、②、③、④、⑤、⑥、⑦均为橡胶液力袋标号。
为了能实现较好的效果，用特殊材料加工而成的橡胶袋具有一定的形状且厚度很小，能承受一定的压力，根据理论研究，橡胶液力袋所承受的压强不小于(2～2.5)γH/Cl，其中γ为模型中上覆岩层的平均容重,H为煤层埋藏深度，Cl为模拟试验的几何相似比。液力橡胶袋的长度等于模型架的宽度，其宽度等于模拟煤层开采过程中每次推进的距离。模拟煤层开采不是一下把煤层开采完的，而是分段开采的，以便于研究煤层开采对上覆岩层的影响，所以液力袋的宽度等于模拟煤层开采过程中每次推进的距离。为限制橡胶袋上下表面变形，将橡胶袋放到一个宽度相同高度略大于煤层开采厚度的双层布袋中，然后在布层间对应于橡胶袋上下表面各放一个1毫米厚的不锈钢板，在充满液体的情况下，其变形量不大于1毫米。双层布袋要能承受一定的拉力，并具有一定的抗腐蚀性。橡胶液力袋是模拟煤层开采成败的关键，不同的采矿地质条件要求橡胶液力袋承受不同的压强，为试验简单方便，将橡胶液力袋分为三类来加工，即高压强橡胶液力袋、中等压强橡胶液力袋、低压强橡胶液力袋。不同强度的橡胶液力袋需配置强度不同的双层布袋。
为实现橡胶液力袋模拟煤层开采，用一定强度的胶管将橡胶袋液力袋、压力表、单向阀、泵站、球阀连在一起，组建一个橡胶液力袋模拟煤层开采系统。对于该系统，一定要杜绝管路泄漏。一旦泄漏将导致橡胶液力袋中液力压力的降低，引起上覆岩层错动，造成整个试验模型的失败。在进行试验前，务必检验橡胶液力袋、单向阀、压力表、球阀等连接处的泄漏问题。那么该系统的具体操作步骤如下：
（1）根据煤质属性及相似比，配制一定浓度的液体。接通电源，检查液体流通管路是否泄漏；
（2）在把橡胶袋放到模型架上之前，先充入一定量的液体，确保橡胶袋中无空气残留。然后，打开进口开关，依次充入液体，并确保橡胶袋的上表面在一个水平面上；
（3）在橡胶水袋上依次铺设性质不同的岩层，完成相似试验模型。待模型晾干后，对其进行开挖，即开采煤层。根据试验人员设计要求，打开球阀，放出橡胶水袋中的液体，然后观察不同情况下的岩层移动变形规律及压力表读数，并做下记录；
（4）对试验结果进行总结，绘制压力表压力变化曲线，能间接反映出在开采过程中未采煤层中的压力变化。若要进行分层开采，可以依据开采量进行放液，研究重复开采对岩层移动变形规律的影响。
Claims (4)
1.一种橡胶液力袋模拟煤层开采方法，其特征在于：用胶管将橡胶袋液力袋、压力表、单向阀、泵站、球阀连在一起，组建一个密闭的橡胶液力袋模拟煤层开采系统，具体包括以下步骤：
（1）根据煤质属性及相似比，配制一定浓度的液体，并检查液体流通管路是否泄漏；
（2）在把橡胶袋液力袋放到模型架上之前，先充入一定量的液体，确保橡胶袋液力中无空气残留；然后将一组橡胶液力袋水平设置在模型架上，打开进口开关，依次充入液体，并确保橡胶袋液力袋的上表面在一个水平面上；
（3）在橡胶袋液力袋上依次铺设性质不同的岩层，完成相似试验模型；待模型晾干后，对其进行开挖，即开采煤层；根据试验人员设计要求，打开球阀，放出橡胶袋液力袋中的液体，然后观察不同情况下的岩层移动变形规律及压力表读数，并做下记录；
（4）对试验结果进行总结，绘制压力表压力变化曲线，能间接反映出在开采过程中未采煤层中的压力变化；若要进行分层开采，可以依据开采量进行放液，研究重复开采对岩层移动变形规律的影响。
2.根据权利要求1所述的橡胶液力袋模拟煤层开采方法，其特征在于：所述的橡胶液力袋所能承受的压强大于等于(2～2.5)γH/ Cl，其中γ为模型中上覆岩层的平均容重，H为煤层埋藏深度，Cl为模拟试验的几何相似比；橡胶液力袋的长度等于模型架的宽度，橡胶液力袋的宽度等于模拟煤层开采过程中每次推进的距离；为限制橡胶袋上、下表面变形，将橡胶袋放到一个宽度相同、高度略大于煤层开采厚度的双层布袋中，然后在双层布袋的布层间对应于橡胶袋上、下表面各放一个1毫米厚的不锈钢板，在充满液体的情况下，其变形量不大于1毫米。
3.根据权利要求1或2任一条所述的橡胶液力袋模拟煤层开采方法，其特征在于：所述的橡胶液力袋包含三种，即高压强橡胶液力袋、中等压强橡胶液力袋、低压强橡胶液力袋，并根据不同强度的橡胶液力袋需配置强度不同的双层布袋。
4.根据权利要求3所述的橡胶液力袋模拟煤层开采方法，其特征在于：所述的双层布袋采用抗拉、抗腐蚀的布袋。
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