CN201007871Y - 保水采煤固液耦合三维物理模拟试验架 - Google Patents

保水采煤固液耦合三维物理模拟试验架 Download PDF

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Abstract

一种保水采煤固液耦合三维物理模拟试验架，用插板插槽组合成试验箱体，试验箱体的前挡板为一透视板，试验箱体下部平铺有由多根槽钢组成的承载多层沙岩样的底板，每根槽钢的下部两端均对称设有一个控制其升降的液压油缸，试验箱体内设有埋在多层砂岩样中的多个传感器，多个传感器通过信号输出线连接程控静态电阻应变仪，通过程控静态电阻应变仪转换采集所需数据。通过模拟，可根据不同的保水采煤地质条件，确定合理的采煤方法，如间歇式开采、分层开采、限厚开采、充填开采和上行开采等；其试验架拆装简便，铺设模型方便，对地质条件的适用范围大，可以模拟不同覆岩条件下保水采煤的可行性，克服了以往物理模拟试验只是固相单相和三维试验架笨重的缺点。

Description

保水采煤固液耦合三维物理模拟试验架
技术领域
本实用新型涉及保水采煤固液耦合三维物理模拟试验架，尤其适用于我国西部矿区因采煤引起的水资源保护和荒漠化防治的研究，也适用于与水有关的如含水沙层下、水体下等保水采煤的研究。
背景技术
煤矿开采过程中，无论是正常涌水，还是人为疏干排水和采动导水裂隙对煤系含水层的自然疏干，都会不同程度地影响或破坏含水层，造成地表和地下水资源的极大浪费。同时，水害给煤炭资源的开发利用造成了严重的经济损失和人员伤亡。针对在煤炭资源安全开采的同时，最大限度的保护水资源课题，目前还没有合适的试验架进行物理模拟研究。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种保水采煤固液耦合三维物理模拟试验架，用于模拟煤矿地下采场矿压显现规律、采动覆岩移动规律(水平、垂直移动)采动覆岩结构运动与裂隙演化规律分析、采动覆岩导水通道动态演化与分布特征以及关键层结构运动全过程及其对覆岩导水通道的控制作用，进而确定不同厚度基岩、不同厚度松散层以及不同水位高度条件下的保水采煤可行性及其合理开采方法和开采参数。
为实现上述目的，本实用新型的模拟试验架，用插板插槽组合成试验箱体，试验箱体的前挡板为一透视板，试验箱体下部平铺有由多根槽钢组成的承载上覆岩层的底板，每根槽钢的下部两端均对称设有一个控制其升降的液压油缸，试验箱体内设有埋在上覆岩层中的多个传感器，多个传感器通过信号输出线连接程控静态电阻应变仪，通过程控静态电阻应变仪转换采集所需数据。
所述的透视板可以用有机玻璃板，也可以用耐压玻璃板；所述的传感器有压力传感器、位移传感器和湿度传感器。
本实用新型的模拟试验架，适用于与水有关的如含水沙层下、水体下等保水采煤研究课题，通过模拟，可根据不同的保水采煤地质条件，确定合理的采煤方法，如间歇式开采、分层开采、限厚开采、充填开采和上行开采等；可确定合理的开采参数，如工作面长度、工作面推进速度等。其试验架拆装简便，铺设模型方便，对地质条件的适用范围大，可以模拟不同覆岩条件下保水采煤的可行性，克服了以往物理模拟试验只是固相单相和三维试验架笨重的缺点。
附图说明
附图是本实用新型保水采煤三维综合物理模拟试验架结构示意图。
1-试验箱体；2-透视板；3-槽钢；4-液压油缸；5-信号输出线。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述：
附图所示，模拟试验架采用便于拆装的插板插槽组合的试验箱体1，试验箱体1的前挡板采用有机玻璃板的透视板2，试验箱体1的其余三个面灼可用槽钢作为挡板，相互之间用螺栓固定。试验箱体1的底板用多根槽钢3铺设，每板槽钢3两端下部各设有一个控制其升降的液压油缸4，试验箱体1内设有埋在上覆岩层中的多个接有传感器的信号输出线5，根据测试数据的不同设置不同的传感器，传感器有压力传感器、位移传感器和湿度传感器，传感器通过多个信号输出线5连接程控静态电阻应变仪，通过程控静态电阻应变仪转换采集所需数据。应力测试时，采用在覆岩中设置岩土压力传感器，引线通过底部槽钢缝中引出；位移测试时，采用在覆岩中设置位移传感器，引线从模型顶部或两侧引出；水位测试时，采用在覆岩中设置湿度传感器，引线通过底部槽钢缝中引出，利用电阻值来显示。为防止水沿设备的表面的渗透而相互连通，对所有测试器件与相似材料的接触面用红胶泥包裹，并将试验架的内侧用防水薄橡胶垫封闭密实。采用直接降低试验箱体1底部的槽钢3来控制采煤高度，通过升降槽钢3下部的液压油缸4控制槽钢3的高度。

Claims (3)

1.保水采煤固液耦合三维物理模拟试验架，其特征在于：用插板插槽组合成试验箱体(1)，试验箱体(1)的前挡板为一透视板(2)，试验箱体(1)下部平铺有由多根槽钢(3)组成的承载上覆岩层的底板，每根槽钢(3)的下部两端均对称设有一个控制其升降的液压油缸(4)，试验箱体(1)内设有埋在上覆岩层中的多个传感器，多个传感器通过信号输出线(5)连接程控静态电阻应变仪，通过程控静态电阻应变仪转换采集所需数据。
2.根据权利要求1所述的保水采煤固液耦合三维物理模拟试验架，其特征在于：所述的透视板(2)可以用有机玻璃板，也可以用耐压玻璃板。
3.根据权利要求1所述的保水采煤固液耦合三维物理模拟试验架，其特征在于：所述的传感器有压力传感器、位移传感器和湿度传感器。
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