CN201037819Y - 松散承压含水层载荷传递作用的实验装置 - Google Patents

松散承压含水层载荷传递作用的实验装置 Download PDF

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Abstract

一种松散承压含水层载荷传递作用的实验装置，包括模拟台架、设在台架内模拟现场实验的煤层和岩层，在岩层中敷设有松散承压含水层，松散承压含水层顶底面间隔设有多个应力传感器，台架侧面设有与松散承压含水层相连接的水压控制系统，松散承压含水层与水压控制系统之间顺序设有水阀、水压表和水压传感器。根据具体工作面的“四含”埋深、“四含”水压和覆岩结构进行模拟，能测试开采走向上承压含水层顶界面和底界面的水压值，明确开采过程中走向上的水压变化规律，同时测试不同埋深、不同厚度、不同水压的松散承压含水层条件下，采煤工作面的走向压力分布规律。适用于研究松散承压含水层的载荷传递作用，为我国部分矿区在邻近松散承压含水层采煤时工作面发生压架突水事故提供理论指导。

Description

松散承压含水层载荷传递作用的实验装置
技术领域
本实用新型涉及松散承压含水层载荷传递作用的实验装置，尤其适用于研究松散承压含水层的载荷传递作用，为我国部分矿区在邻近松散承压含水层采煤时工作面发生压架突水事故提供理论指导。
背景技术
松散承压含水层(以下简称“四含”)广泛分布于我国黄淮地区，其顶板由总厚80～100m的粘土和砂质粘土组成，塑性指数为16.9～35.9，可塑性强，分布稳定，隔水性好。“四含”本身由含泥砂砾的粘土质砂组成，平均总厚度35～40m，属于承压含水层。尽管其顶板隔水性良好，与地表水及一、二、三含水层无水力联系，但其本身所具有的静储量相当巨大，其层间的横向水力联系较好。“四含”底部无隔水粘土层，而是直接与煤系地层呈角度不整合，它们之间在天然条件下就存在着一定的、程度各异的水力联系，故“四含”可以沿浅部裂隙带和煤层采动裂隙带进入工作面而影响煤层的开采。
我国华东矿区部分矿井在邻近“四含”开采时频繁发生多起采场压架事故，造成了严重的经济损失。此类压架事故有其内在的规律性，共同特点是在基岩顶界面存在“四含”，且工作面基岩厚度较薄，用传统的矿压理论难以解释此类压架事故的机理。
为了查清工作面发生压架事故的原因，以便采取相应的预防措施，确保类似事故不再发生，首先应当明确松散承压含水层的载荷传递作用，即：上覆岩层与“四含”之间是如何相互作用的，“四含”又是怎样作用于下部岩层的。目前，在我国矿业领域还没有研究该方面的实验装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单，模拟效果好的松散承压含水层载荷传递作用的实验装置。
本实用新型松散承压含水层载荷传递作用的实验装置，包括模拟台架、设在台架内模拟现场实验的煤层和岩层，在岩层中敷设有松散承压含水层，松散承压含水层顶底面间隔设有多个应力传感器，台架侧面设有与松散承压含水层相连接的水压控制系统，松散承压含水层与水压控制系统之间顺序设有水阀、水压表和水压传感器。
所述松散承压含水层由装有水砂骨料的密封水袋构成；所述水压控制系统包括上水箱升降架，上水箱升降架上部设有上水箱，下部设有下水箱，上下水箱之间设有相互连接的溢水管和上水管，下水箱内设有伺服水泵，上水箱设有连通松散承压含水层的注水管。
本实用新型选用与煤矿现场“四含”相似的类似介质，根据具体工作面的“四含”埋深、“四含”水压和覆岩结构进行模拟，通过压力传感器来记录“四含”顶界面和底界面上走向方向的压力分布，以便考察“四含”的载荷传递作用。松散承压含水层材料模拟现场“四含”有较好的相似性，装置密闭性好，安全性能高，可以测试走向方向上承压含水层顶界面和底界面的水压值，明确开采过程中走向方向上的水压变化规律；可以测试不同埋深、不同厚度、不同水压的松散承压含水层条件下，采煤工作面的走向压力分布规律。对于下部存在两层邻近关键层的情况，可以通过实验方案，对比研究松散承压含水层对邻近关键层的复合破断影响。水压控制台可调节水压，以满足不同的承压水头，确保与采矿现场的一致性。伺服水泵1001/min的供水量可以及时补偿采动过程中水砂袋体积的波动变化。用途多元化，可以研究松散承压含水层的走向应力分布情况，以及对邻近关键层破断的影响。
附图说明
图1为松散承压含水层载荷传递作用的实验装置。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图1的B-B剖视图。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步描述：
图1所示，本实用新型主要由模拟台架1、松散承压含水层2和水压控制系统组成。台架1内装有模拟现场实验的煤层3和不同介质的岩层，在煤层3上方不同介质的岩层上敷设松散承压含水层2，松散承压含水层2由装有水砂骨料2-1的密封水袋2-2构成，骨料为颗粒相对比较大的石子，图2所示。松散承压含水层2顶底面间隔设有多个应力传感器5，图3所示。台架1侧面设有与松散承压含水层2相连接的水压控制系统，水压控制系统由上水箱12，下水箱13，上水箱升降架15，注水管9、溢水管10和上水管11构成，上水箱升降架15设在上水箱12与下水箱13之间，上水箱升降架15内设有连接上水箱12与下水箱13之间的的溢水管10和上水管11，下水箱13内设有饲服水泵14，上水箱设有连通松散承压含水层2的注水管9，注水管9与松散承压含水层2相通，之间顺序装有水阀6、水压表7和水压传感器8。水流经过注水管9和水阀6流入封水袋2-2中，通过上水箱升降架15可以调节上水箱12的高度，以满足不同的水压。松散承压含水层2的压力水头高度应与地表岩层4容重产生的压强相匹配，实验中要确保承压水的水头恒定。采动引起的密封水袋2-2的体积变化必然会导致该压力水头的波动，因此实验中要密切关注上水箱12内的水位变化，一旦水位下降，随之启动饲服水泵14，直至溢水管10溢水为止。移动上水箱升降架15，将溢水管10的顶端调至该高度，然后由下而上逐层铺设模型，当铺到松散承压含水层2时，安装水砂袋2-2，打开水阀6，用木锤轻敲水砂袋，排尽残存气泡，待水位稳定且溢水管10溢水后，关闭水阀6，然后完成模型的其他分层。开采过程中，密切留意上水箱12内的水位变化，每隔一段时间记录压力传感器5的读数。饲服水泵和溢水管的稳压功能可以确保水压稳定。可以通过上水箱升降架调节上水箱的高度，来调节水压，以模拟不同采深的工作面。

Claims (3)

1.松散承压含水层载荷传递作用的实验装置，包括模拟台架(1)、设在台架(1)内模拟现场实验的煤层(3)和岩层，其特征在于：在岩层中敷设有松散承压含水层的(2)，松散承压含水层(2)顶底面间隔设有多个应力传感器(5)，台架(1)侧面设有与松散承压含水层(2)相连接的水压控制系统，松散承压含水层(2)与水压控制系统之间顺序设有水阀(6)、水压表(7)和水压传感器(8)。
2.根据权利要求1所述的松散承压含水层载荷传递作用的实验装置，其特征在于：所述松散承压含水层(2)由装有水砂骨料(2-1)的密封水袋(2-2)构成。
3.根据权利要求1所述的松散承压含水层载荷传递作用的实验装置，其特征在于：所述水压控制系统包括上水箱升降架(15)，上水箱升降架(15)上部设有上水箱(12)，下部设有下水箱(13)，上下水箱之间设有相互连接的溢水管(10)和上水管(11)，下水箱(13)内设有饲服水泵(14)，上水箱设有连通松散承压含水层(2)的注水管(9)。
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Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101625289B (zh) * 2009-08-05 2011-03-16 山东大学 相似模型试验中隐伏水体或充水岩溶管道系统及埋设方法
CN102121384A (zh) * 2011-01-13 2011-07-13 河南理工大学 一种橡胶液力袋模拟煤层开采方法
CN102261942A (zh) * 2011-04-21 2011-11-30 中国矿业大学 松散承压含水层采动水位变化规律的实验装置及方法
CN102608263A (zh) * 2012-02-23 2012-07-25 徐德金 基于渗流场与应力场耦合的断裂突水研究试验方法
CN102865077A (zh) * 2012-04-28 2013-01-09 中国神华能源股份有限公司 一种保水开采的模拟系统
CN103821183A (zh) * 2012-11-16 2014-05-28 同济大学 一种模拟土体突涌破坏现象及规律的试验装置
CN103883302A (zh) * 2014-03-31 2014-06-25 中国矿业大学 一种煤层气井水力压裂物理模拟试件制作方法
CN104389591A (zh) * 2014-09-09 2015-03-04 北京迈赛富特科技有限责任公司 固液耦合相似材料模拟注水系统
CN105116116A (zh) * 2015-10-12 2015-12-02 中国矿业大学(北京) 采煤模拟实验装置
CN105243948A (zh) * 2015-11-05 2016-01-13 刘柳平 一种采煤教学中使用的z型水袋装置
CN105259047A (zh) * 2015-11-05 2016-01-20 孙姗姗 一种带有水箱的模拟承压水的水袋装置
CN105259046A (zh) * 2015-11-05 2016-01-20 安徽理工大学 一种模拟水下煤炭自动开采的相似模拟试验装置
CN105280075A (zh) * 2015-11-05 2016-01-27 胡传武 一种带有水箱的用于模拟水下采煤教学实验的水袋装置
CN105372090A (zh) * 2015-12-11 2016-03-02 安徽理工大学 一种邻近承压含水层开采岩层移动实验装置及方法
CN105388266A (zh) * 2015-11-05 2016-03-09 刘柳平 一种承压水下开采煤炭的模拟试验装置及其使用方法
CN105424906A (zh) * 2015-11-05 2016-03-23 胡传武 一种可模拟含水层的z型水袋装置及其使用方法
CN105716950A (zh) * 2016-03-29 2016-06-29 山东科技大学 条带煤柱稳定性试验装置及试验方法
CN112362449A (zh) * 2020-10-30 2021-02-12 山东东山新驿煤矿有限公司 一种模拟底板岩溶水压对采动应力的响应实验装置及方法

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101625289B (zh) * 2009-08-05 2011-03-16 山东大学 相似模型试验中隐伏水体或充水岩溶管道系统及埋设方法
CN102121384B (zh) * 2011-01-13 2013-01-30 河南理工大学 一种橡胶液力袋模拟煤层开采方法
CN102121384A (zh) * 2011-01-13 2011-07-13 河南理工大学 一种橡胶液力袋模拟煤层开采方法
CN102261942A (zh) * 2011-04-21 2011-11-30 中国矿业大学 松散承压含水层采动水位变化规律的实验装置及方法
CN102261942B (zh) * 2011-04-21 2012-10-24 中国矿业大学 松散承压含水层采动水位变化规律的实验装置及方法
CN102608263A (zh) * 2012-02-23 2012-07-25 徐德金 基于渗流场与应力场耦合的断裂突水研究试验方法
CN102608263B (zh) * 2012-02-23 2014-11-19 徐德金 基于渗流场与应力场耦合的断裂突水研究试验方法
CN102865077A (zh) * 2012-04-28 2013-01-09 中国神华能源股份有限公司 一种保水开采的模拟系统
CN102865077B (zh) * 2012-04-28 2016-04-20 中国神华能源股份有限公司 一种保水开采的模拟系统
CN103821183A (zh) * 2012-11-16 2014-05-28 同济大学 一种模拟土体突涌破坏现象及规律的试验装置
CN103821183B (zh) * 2012-11-16 2016-02-17 同济大学 一种模拟土体突涌破坏现象及规律的试验装置
CN103883302A (zh) * 2014-03-31 2014-06-25 中国矿业大学 一种煤层气井水力压裂物理模拟试件制作方法
CN104389591A (zh) * 2014-09-09 2015-03-04 北京迈赛富特科技有限责任公司 固液耦合相似材料模拟注水系统
CN105116116A (zh) * 2015-10-12 2015-12-02 中国矿业大学(北京) 采煤模拟实验装置
CN105116116B (zh) * 2015-10-12 2016-07-06 中国矿业大学(北京) 采煤模拟实验装置
CN105243948A (zh) * 2015-11-05 2016-01-13 刘柳平 一种采煤教学中使用的z型水袋装置
CN105280075A (zh) * 2015-11-05 2016-01-27 胡传武 一种带有水箱的用于模拟水下采煤教学实验的水袋装置
CN105388266A (zh) * 2015-11-05 2016-03-09 刘柳平 一种承压水下开采煤炭的模拟试验装置及其使用方法
CN105424906A (zh) * 2015-11-05 2016-03-23 胡传武 一种可模拟含水层的z型水袋装置及其使用方法
CN105259046A (zh) * 2015-11-05 2016-01-20 安徽理工大学 一种模拟水下煤炭自动开采的相似模拟试验装置
CN105259047A (zh) * 2015-11-05 2016-01-20 孙姗姗 一种带有水箱的模拟承压水的水袋装置
CN105372090A (zh) * 2015-12-11 2016-03-02 安徽理工大学 一种邻近承压含水层开采岩层移动实验装置及方法
CN105372090B (zh) * 2015-12-11 2018-03-09 安徽理工大学 一种邻近承压含水层开采岩层移动实验装置及方法
CN105716950A (zh) * 2016-03-29 2016-06-29 山东科技大学 条带煤柱稳定性试验装置及试验方法
CN105716950B (zh) * 2016-03-29 2018-05-29 山东科技大学 条带煤柱稳定性试验装置及试验方法
CN112362449A (zh) * 2020-10-30 2021-02-12 山东东山新驿煤矿有限公司 一种模拟底板岩溶水压对采动应力的响应实验装置及方法

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