[實用新型]氡氣地表探測覆巖采動裂隙固氣耦合綜合試驗系統

無效

• 申請號: 201020649193.0
• 申請日: 2010-12-02
• 公開（公告）號: CN201886019U
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 張東升;張煒;范鋼偉;王旭鋒
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種固氣耦合綜合試驗系統，尤其是一種適用于我國西部干旱半干旱礦區淺埋煤層大規模長壁開采所引起的煤層自燃、地下水流失、地表植被死亡、土地荒漠化等安全與環境災害防治方面研究，同時也適用于第四系含水層下安全采煤方面研究的氡氣地表探測覆巖采動裂隙固氣耦合綜合試驗系統。

背景技術

隨著我國西部礦區淺埋煤層大規模長壁開采，極易導致覆巖采動裂隙直接溝通地表，引起煤層自燃、地下水流失、地表植被死亡、土地荒漠化趨勢加劇等安全與環境災害，使原本就很脆弱的生態環境進一步惡化。而掌握覆巖中采動裂隙擴展與分布特征，則是有效解決上述難題的重要基礎。傳統的“三帶”設計理論已不適合淺埋煤層條件，已有的覆巖采動裂隙監測監控方法和手段不僅需要耗費大量的人力、物力和財力，而且易受采礦地質條件的影響而難以達到預期的監測目的，目前還沒有合適的綜合試驗系統進行實驗室物理模擬研究。

發明內容

本實用新型的目的是為了克服現有技術的不足之處而提供一種組拆裝簡便、物理模擬模型鋪設方便的氡氣地表探測覆巖采動裂隙固氣耦合綜合試驗系統，用于模擬地下煤層開采其上覆巖層移動過程中的采動裂隙場的擴展與分布特征，利用氡氣地表探測覆巖由下向上變形、破裂、閉合過程中采動裂隙的動態演變全過程，進而從礦井開拓部署、工作面布置及采煤工藝方面，采取合理的控制性開采策略，達到我國西部煤炭資源開發與生態環境保護雙贏的目標。

本實用新型的目的可通過以下方式來實現：氡氣地表探測覆巖采動裂隙固氣耦合綜合試驗系統，包括有可調節二維/三維物理模擬試驗架、氡源輸出裝置、循環泵、連續測氡儀，其特點是可調節二維/三維物理模擬試驗架整體框架由槽鋼組合而成且兩對稱內壁三個不同位置處設有對稱插槽，并配有一個與插槽對應的插板，可調節二維/三維物理模擬試驗架下部鋪設多根由槽鋼焊接而成的氡腔，每根氡腔的上表面均開設有微孔，用塑料軟管將每根氡腔、氡源輸出裝置及循環泵組成串聯系統，每根氡腔的下部兩端均對稱設有可準確控制其升降高度的千斤頂，可調節二維/三維物理模擬試驗架架體內的模擬巖層上表面設有若干個氡氣濃度監測點，每個氡氣濃度監測點通過橡膠軟管都連接有一臺連續測氡儀。

所述的插板為可視活動插板。

所述的塑料軟管直徑為10mm，橡膠軟管直徑為5mm。

本實用新型與現有技術相比有如下優點：該綜合試驗系統組拆裝簡便，物理模擬模型鋪設方便，可以模擬不同采煤地質條件下氡氣地表探測覆巖采動裂隙的動態演變全過程，從而為安全與環境災害防治提供合理的開采方案，克服了傳統探測方法物理模擬試驗系統復雜和笨重的缺點。

附圖說明

附圖是本實用新型結構示意圖。

圖中：1-可調節二維/三維物理模擬試驗架；2-插槽；3-插板；4-氡腔；5-千斤頂；6-氡源輸出裝置；7-循環泵；8-塑料軟管；9-橡膠軟管；10-連續測氡儀；11-微孔。

具體實施方式

參照附圖如下：氡氣地表探測覆巖采動裂隙固氣耦合綜合試驗系統，包括有可調節二維/三維物理模擬試驗架1、氡源輸出裝置6、循環泵7、連續測氡儀10，其特點是可調節二維/三維物理模擬試驗架1整體框架由槽鋼組合而成且兩對稱內壁三個不同位置處設有對稱插槽2，并配有一個與插槽對應的可視活動插板3，根據插板3所插插槽2位置的不同來實現可調節二維/三維物理模擬試驗架1在二維與三維之間的切換，可調節二維/三維物理模擬試驗架1下部鋪設多根由槽鋼焊接而成的用于承載上部模擬巖層的氡腔4，每根氡腔4的上表面均開設有微孔11，用于向模擬巖層內釋放氡氣，用直徑為10mm的塑料軟管8將每根氡腔4、氡源輸出裝置6及循環泵7組成串聯系統，每根氡腔4的下部兩端均對稱設有可準確控制其升降高度的千斤頂5，可調節二維/三維物理模擬試驗架1架體內的模擬巖層上表面設有若干個氡氣濃度監測點，每個氡氣濃度監測點通過直徑為5mm的橡膠軟管9都連接有一臺連續測氡儀10，通過連續測氡儀10來采集并存儲氡氣濃度數據。為了防止氡氣從可調節二維/三維物理模擬試驗架1周圍及底部相鄰氡腔4的空隙中逸出，在組成可調節二維/三維物理模擬試驗架1的相鄰兩槽鋼及相鄰兩氡腔4之間均涂抹有黃油，并在可調節二維/三維物理模擬試驗架1內側四周采用塑料膜密閉。進行試驗時，通過降低可準確控制氡腔4升降高度的千斤頂5來精確控制采煤高度，氡氣從可調節二維/三維物理模擬試驗架1底部穿透上部模擬巖層的采動裂隙運移至巖層表面，通過連續測氡儀10來連續測量巖層上表面監測點的氡氣濃度。