[發明專利]礦井水滲流物理模擬裝置

無效

• 申請號: 201110034710.2
• 申請日: 2011-01-25
• 公開（公告）號: CN102129810A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 劉盛東;劉樹才;許進鵬
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G09B25/06
• 分類號: G09B25/06
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 周愛芳

技術領域：

本發明涉及一種礦井水滲流物理模擬裝置，屬礦井水滲流模擬裝置。尤其適用于礦井突水環境的模擬，可實現對礦井巷道迎頭、底板、頂板等的突水環境與突水量的物理模擬，以及對地下水滲流過程中水力學參數與靜電場、溫度場變化的同步觀測。

背景技術：

煤礦生產過程中受到礦井水害的威脅，在巷道掘進和工作面生產過程中往往會出現礦井涌、突水，給礦井安全帶來嚴重的影響，所造成的人員生命財產和經濟損失巨大。因此開展礦井突水機理研究具有重要的理論和實踐意義。長期以來對礦井突水機理研究大多建立在現場的放水試驗、力學數值模擬計算和電模擬等方面，而通過滲流實驗裝置進行針對性的物理模擬具有一定的難度，未能很好的開展。

發明內容：

本發明的目的是提供一種礦井水滲流物理模擬裝置，對礦井涌、突水環境進行物理模擬。

本發明是以如下技術方案實現的：一種礦井水滲流物理模擬裝置，其特征在于：包括支架，在支架上通過轉軸安裝有可繞轉軸進行360°旋轉的模擬腔體；所述的模擬腔體包括含水層腔體和與含水層腔體連通的突水量腔體，在含水層腔體和突水量腔體間裝設有篩網封頭；在所述的含水層腔體外壁上沿軸向等距分布有四列電極孔和兩列傳感器安裝孔，在含水層腔體的外側端部裝有帶進水口的含水層腔端蓋；在所述的突水量腔體外壁上沿軸向等距分布有兩列傳感器安裝孔，突水量腔體的外側端部安裝有帶有出水口的突水量腔端蓋。

上述技術方案是在長期礦井水防治技術研究和數值模擬研究的基礎上，結合了礦井地球物理勘探的新進展。對巷道及工作面突涌水環境進行物理模擬，測試滲流過程的水力學參數及地球物理場參數，并模擬分析滲流環境與突水條件、突水水量等關鍵技術參數，為礦井水防治技術研究提供理論基礎與技術指導。尤其是實現在靜、動水力學條件下突水水量的定量模擬。為礦井突水機理和突水水量的研究提供實驗技術手段，也適用于巖土工程、地下工程等領域的防治水研究與工程。針對礦井防治水領域中的地下水動力學、礦井地球物理場、礦井水害防治具有重大研究價值和廣闊的應用前景。

本發明的有益效果是：

(1)裝置可進行360°旋轉，適用于礦井水滲流在巷道迎頭、頂板、底板三種突水類型與突水量的收集；

(2)能進行微差壓、微水量的精確測量和滲流動力學參數、地電場、聲場、溫度場實時并行在線觀測模擬試驗；

(3)能進行對礦井巷道迎頭的孔隙水、裂隙水、斷層水、老空水、巖溶水，對礦井工作面底板巖溶裂隙水、斷層水、陷落柱水，對礦井工作面頂板淋水、突水、潰水等突水環境與突水量的物理模擬試驗；

(4)能實現不同固體介質和關鍵層的突水特征模擬。

附圖說明

圖1是本發明的立體結構示意圖；

圖2是本發明的主視結構示意圖；

圖3是本發明的側視結構示意圖；

圖4是本發明的俯視結構示意圖；

圖5是本發明的支架與環形套卡連接示意圖。

圖中：1、含水層腔端蓋，2、電極孔，3、法蘭盤，4、傳感器安裝孔，5、含水層腔體，6、篩網封頭，7、中腔體，8、環形套卡，9、突水量腔體，10、支架，11、螺栓，12、突水量腔端蓋，13、轉軸。

具體實施方式

如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本發明的礦井水滲流物理模擬裝置主要由支架10和安裝在支架10上的模擬腔體構成。模擬腔體安裝在支架10上，可進行360°旋轉；模擬腔體包括含水層腔體5和與含水層腔體5連通的突水量腔體9，在含水層腔體5和突水量腔體9間裝設有篩網封頭6；根據實驗情況含水層腔體5和突水量腔體9的長度可連接多個腔體組成，本實施例采用法蘭盤3連接。圖中的含水層腔體5和突水量腔體9各為2節，用法蘭盤3和螺栓11連接。圖中的含水層腔體5和突水量腔體9各為2節，用法蘭盤3和螺栓11連接。圖中的含水層腔體5和突水量腔體9用中腔體7連接在一起。篩網封頭6安裝在中腔體7內。中腔體7的外壁上設有將其抱緊的環形套卡8，環形套卡8的兩側分別固定有轉軸13，轉軸13的另一端與支架10活動連接，實現模擬腔體可繞轉軸進行360°旋轉。在所述的含水層腔體5外壁上沿軸向等距分布有四列電極孔2和兩列傳感器安裝孔4，用于安裝溫度探頭、水壓力探頭、聲場探頭等數據采集裝置。在含水層腔體5的外側端部裝有帶進水口的含水層腔端蓋1；在所述的突水量腔體9外壁上沿軸向等距分布有兩列傳感器安裝孔4，突水量腔體9的外側端部安裝有帶有出水口的突水量腔端蓋12。在每個電極孔2的孔內均裝設有連接電極的導電螺母。每個傳感器安裝孔4內均裝有密封塞。