CN220040197U - 一种新型煤矿开采状态下的给水度测定仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新型煤矿开采状态下的给水度测定仪，包括支架、试样筒、液体压力加载装置、集液斗、调高架、控水位容器和集水容器，支架上端具有面板，试样筒的下端密封固定于面板上端，面板设有上下贯穿其的透水孔，集液斗上端敞口并与面板的下端密封连接固定，透水孔与试样筒及集液斗的内腔相连通，集液斗的下端设有带阀门的排液口，排液口上设有压力表，控水位容器和集水容器装配于调高架上，且二者的上端内部通过三通连通管道相连通，集液斗的下端通过管路与控水位容器的底端连接并连通，液体压力加载装置用于自上而下对试样筒内部的液体进行密封加压。优点：能有效测定岩层从承压转无压状态下的给水度，利于精准计算矿井涌水量。

Description

一种新型煤矿开采状态下的给水度测定仪

技术领域

本实用新型涉及水文地质参数测定技术领域，特别涉及一种新型煤矿开采状态下的给水度测定仪。

背景技术

给水度，是含水层的释水能力。它表示单位面积的含水层，当潜水面下降一个单位长度时在重力作用下所能释放出的水量。数值上，给水度等于释出的水的体积与释水的饱和岩土总体积之比，其一般采用给水度测定仪进行测量。

勘探阶段中新生代煤田水文地质条件一般简单，而在矿井建设期间，往往矿井涌水量是勘探报告预测值的几倍，甚至几十倍，给矿井建设和生产带来严重影响。中新生代煤田煤层顶板一般都有厚度大、富水性弱的充水含水层，矿井涌水量预测精度差主要是由于没有考虑充水含水层的地下水静储量的影响。

目前给水度的计算方法和测定方法只适用天然状态下的给水度。给水度是计算含水层静储量的主要参数之一，由于目前计算的都是天然状态下的给水度，对于开采煤矿，由于导水裂缝带的影响，充水含水层的地下水已转换为无压水，如果按目前给水度计算和测定方法，和实际条件下仍然有差别。

基于此，有必要研发一种新的给水度测定仪，来测定岩层从承压转无压状态下的给水度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型煤矿开采状态下的给水度测定仪，有效的克服了现有技术的缺陷。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种新型煤矿开采状态下的给水度测定仪，包括支架、试样筒、液体压力加载装置、集液斗、调高架、控水位容器和集水容器，上述支架上端具有面板，上述试样筒的下端密封固定于上述面板上端，上述面板设有上下贯穿其的透水孔，上述集液斗上端敞口并与上述面板的下端密封连接固定，上述透水孔与上述试样筒及集液斗的内腔相连通，上述集液斗的下端设有带阀门的排液口，上述排液口上设有压力表，上述压力表位于上述阀门上方，上述控水位容器和集水容器并列装配于上述调高架上任意高度，且二者的上端内部通过三通连通管道相连通，上述集液斗的下端通过管路与上述控水位容器的底端连接并连通，上述液体压力加载装置装于上述支架上，用于自上而下对上述试样筒内部的液体进行密封加压。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，上述试样筒为圆筒。

进一步，上述支架的面板上端开有与上述试样筒相匹配的装配槽，上述试样筒的下端嵌装于上述装配槽中，上述装配槽的槽底设有上述透水孔，上述集液斗为锥形漏斗，并与上述试样筒同轴分布。

进一步，上述液体压力加载装置包括加压杆、连接板和圆柱状的加压活塞，上述加压杆竖向装配于上述支架上，并位于上述试样筒的上方，上述连接板水平固定于上述加压杆的下端端部，上述加压活塞固定于上述连接板的下端，并与上述试样筒同轴设置，上述加压杆用于在外力作用下带动上述连接板及加压活塞向下移动至与上述试样筒的上端密封接触，并对上述试样筒中的液体加压，或带动上述连接板及加压活塞向上移动至上述试样筒的上方。

进一步，上述加压杆表面设有螺纹，并螺纹旋合在上述支架上端适配的螺孔中，上述加压杆的上端端部设有用于驱使其旋转的把手。

进一步，上述透水孔间隔设有多处。

进一步，上述调高架为升降支架，并可升降调节上述控水位容器和集水容器的高度，使二者处于同一水平高度。

进一步，上述控水位容器和集水容器均为竖直设置且具有刻度的透明箱体、量杯或滴定管。

本实用新型的有益效果是：结构设计简单、合理，能有效测定岩层从承压转无压状态下的给水度，利于精准计算矿井涌水量。

附图说明

图1为本实用新型的新型煤矿开采状态下的给水度测定仪的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、支架；2、试样筒；3、液体压力加载装置；4、集液斗；5、三通连通管道；6、调高架；7、控水位容器；8、集水容器；9、压力表；12、透水孔；13、装配槽；31、加压杆；32、连接板；33、加压活塞；311、把手。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例：如图1所示，本实施例的新型煤矿开采状态下的给水度测定仪包括支架1、试样筒2、液体压力加载装置3、集液斗4、调高架6、控水位容器7和集水容器8，上述支架1上端具有面板，上述试样筒2的下端密封固定于上述面板上端，上述面板设有上下贯穿其的透水孔12，上述集液斗4上端敞口并与上述面板的下端密封连接固定，上述透水孔12与上述试样筒2及集液斗4的内腔相连通，上述集液斗4的下端设有带阀门的排液口，上述排液口上设有压力表9，上述压力表9位于上述阀门上方，上述控水位容器7和集水容器8并列装配于上述调高架6上任意高度，且二者的上端内部通过三通连通管道5相连通，上述集液斗4的下端通过管路与上述控水位容器7的底端连接并连通，上述液体压力加载装置3装于上述支架1上，用于自上而下对上述试样筒2内部的液体进行密封加压。

测试过程如下：

①制作试样：Φ70mm，长100mm岩芯样；

②标定试样筒2的体积(VS)，通过调节三通连通管道5的高度实现；

③先打开阀门，放入岩样，在试样筒2内加入适量水使试样完全湿润，通过调整三通连通管道5的高度，使试样筒2内的水面与试样筒1自身顶面高度一致，关闭阀门。

④调整三通连通管道5的高度与试样筒2的底面一致。

⑤操作液体压力加载装置3对试样筒2内液体密封加压，至压力表(9)指示的压力到一定值。

⑥打开阀门，测定流出的水的体积V。

其中，给水度的测定过程如下：

①测定岩样(Φ70mm，长度100mm)体积Vy；

②通过压水装置对岩样注水，注水压力1Mpa、2Mpa、3Mpa，水面与岩样一致。

③打开集液斗4的排液口，测定出水体积V₁；

④样品i的给水度μ_i＝(V₁-V_S+V_y)/V_y。

⑤一般测定5个试样，给水度按以下公式求得

本实施例中，上述试样筒2为圆筒，方便加压过程中内部液体处处压力均衡。

作为一种优选的实施方式，上述支架1的面板上端开有与上述试样筒2相匹配的装配槽13，上述试样筒2的下端嵌装于上述装配槽13中，上述装配槽13的槽底设有上述透水孔12，上述集液斗4为锥形漏斗，并与上述试样筒2同轴分布。

上述实施方案中，装配槽13的设计利于试样筒2的定位安装以及试样筒2的稳定装配固定，利于后续实验的良好进行。一般地，试样筒2、支架1的面板、集液斗4均为金属构件，相互之间焊接固定。

具体地，支架1的面板上端挖装配槽13，并在该装配槽13的槽底上开透水孔12，然后将试样筒2装入装配槽13内焊接至二者密封固定，然后在面板底部安装集液斗4。

本实施例中，上述三通连通管道5为玻璃三通，包括门型的管路，其中一根竖管段的上端向上延伸形成另一个管口，两根竖管段的下端分别与控水位容器7和集水容器8的内部连通。

作为一种优选的实施方式，上述液体压力加载装置3包括加压杆31、连接板32和圆柱状的加压活塞33，上述加压杆31竖向装配于上述支架1上，并位于上述试样筒2的上方，上述连接板32水平固定于上述加压杆31的下端端部，上述加压活塞33固定于上述连接板32的下端，并与上述试样筒2同轴设置，上述加压杆31用于在外力作用下带动上述连接板32及加压活塞33向下移动至与上述试样筒2的上端密封接触，并对上述试样筒2中的液体加压，或带动上述连接板32及加压活塞33向上移动至上述试样筒2的上方。

上述实施方案中，未加压时，加压活塞33置于试样筒2上方，二者分离，方便试样筒2自上端向内加样，需要加压时，由于加压活塞33的直径等于或略微大于试样筒2的内径，因此，在操作加压杆31向下移动时，能够通过连接板32带动加压活塞33向下移动至密封住试样筒2的上端，并与试样筒2液面接触，逐渐对试样筒2内液体进行密封加压，待压力满足后(可以从压力表9处得到压力数据)，停止加压，打开阀门即可进行后续的步骤。整个结构设计简单、合理，能够有效的对试样筒2内部液体进行加压，操作比较方便。

作为一种优选的实施方式，上述加压杆31表面设有螺纹，并螺纹旋合在上述支架1上端适配的螺孔中，上述加压杆31的上端端部设有用于驱使其旋转的把手311。

上述实施方案中，加压杆31采用旋合的方式与支架1连接，加压时，旋转加压杆31即可使其上下旋进，从而带动加压活塞33向下移动加压，或向上移动至与试样筒2分离。操作过程比较简单，加压精度也比较高。操作时，握持把手311即可带动加压杆31相对于支架1旋进。

一般地，支架1包括一个面板，面板的下端设有多个支撑脚，面板的上端设有一个门型的架体，该门型的架体上旋合安装有加压杆31。

本实施例中，上述透水孔12间隔设有多处。

作为一种优选的实施方式，上述调高架6为升降支架，并可升降调节上述控水位容器7和集水容器8的高度，使二者处于同一水平高度。

上述实施方案中，调高架6的升降式设计方便快速的调节控水位容器7和集水容器8的高度，利于实验的顺利进行。

一般地，调高架6可以包括一个支撑于地面的底盘，在底盘上竖向固定可伸缩的支撑杆(可以采用市面上常规的伸缩杆)，在支撑杆上安装一个支撑平台，将控水位容器7和集水容器8分别竖向间隔的固定在该支撑平台上。

作为一种优选的实施方式，上述控水位容器7和集水容器8均为竖直设置且具有刻度的透明箱体、量杯或滴定管。

上述实施方案中，控水位容器7和集水容器8能够直观的观测内部液位体积，缩短实验测量数据的周期。

最佳的，控水位容器7和集水容器8均为100ml的滴定管，精度为1ml。

当然，调高架6也可以采用与滴定管相匹配的升降式滴定管支架，从而便于控水位容器7和集水容器8的稳定装配。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种新型煤矿开采状态下的给水度测定仪，其特征在于：包括支架(1)、试样筒(2)、液体压力加载装置(3)、集液斗(4)、调高架(6)、控水位容器(7)和集水容器(8)，所述支架(1)上端具有面板，所述试样筒(2)的下端密封固定于所述面板上端，所述面板设有上下贯穿其的透水孔(12)，所述集液斗(4)上端敞口并与所述面板的下端密封连接固定，所述透水孔(12)与所述试样筒(2)及集液斗(4)的内腔相连通，所述集液斗(4)的下端设有带阀门的排液口，所述排液口上设有压力表(9)，所述压力表(9)位于所述阀门上方，所述控水位容器(7)和集水容器(8)并列装配于所述调高架(6)上任意高度，且二者的上端内部通过三通连通管道(5)相连通，所述集液斗(4)的下端通过管路与所述控水位容器(7)的底端连接并连通，所述液体压力加载装置(3)装于所述支架(1)上，用于自上而下对所述试样筒(2)内部的液体进行密封加压。

2.根据权利要求1所述的一种新型煤矿开采状态下的给水度测定仪，其特征在于：所述试样筒(2)为圆筒。

3.根据权利要求2所述的一种新型煤矿开采状态下的给水度测定仪，其特征在于：所述支架(1)的面板上端开有与所述试样筒(2)相匹配的装配槽(13)，所述试样筒(2)的下端嵌装于所述装配槽(13)中，所述装配槽(13)的槽底设有所述透水孔(12)，所述集液斗(4)为锥形漏斗，并与所述试样筒(2)同轴分布。

4.根据权利要求2所述的一种新型煤矿开采状态下的给水度测定仪，其特征在于：所述液体压力加载装置(3)包括加压杆(31)、连接板(32)和圆柱状的加压活塞(33)，所述加压杆(31)竖向装配于所述支架(1)上，并位于所述试样筒(2)的上方，所述连接板(32)水平固定于所述加压杆(31)的下端端部，所述加压活塞(33)固定于所述连接板(32)的下端，并与所述试样筒(2)同轴设置，所述加压杆(31)用于在外力作用下带动所述连接板(32)及加压活塞(33)向下移动至与所述试样筒(2)的上端密封接触，并对所述试样筒(2)中的液体加压，或带动所述连接板(32)及加压活塞(33)向上移动至所述试样筒(2)的上方。

5.根据权利要求4所述的一种新型煤矿开采状态下的给水度测定仪，其特征在于：所述加压杆(31)表面设有螺纹，并螺纹旋合在所述支架(1)上端适配的螺孔中，所述加压杆(31)的上端端部设有用于驱使其旋转的把手(311)。

6.根据权利要求1所述的一种新型煤矿开采状态下的给水度测定仪，其特征在于：所述透水孔(12)间隔设有多处。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种新型煤矿开采状态下的给水度测定仪，其特征在于：所述调高架(6)为升降支架，并可升降调节所述控水位容器(7)和集水容器(8)的高度，使二者处于同一水平高度。

8.根据权利要求1至6任一项所述的一种新型煤矿开采状态下的给水度测定仪，其特征在于：所述控水位容器(7)和集水容器(8)均为竖直设置且具有刻度的透明箱体、量杯或滴定管。