[發明專利]一種保水開采的模擬系統

有效

• 申請號: 201210133769.1
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102865077A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 顧大釗;孟召平;彭蘇萍;毛靈濤
• 申請（專利權）人: 中國神華能源股份有限公司;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21C41/16
• 分類號: E21C41/16
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林;金璽

技術領域

本發明涉及一種用于煤礦開采研究領域的模擬裝置，尤其涉及一種保水開采的模擬系統。?

背景技術

隨著現代煤礦開采理論與技術的發展，在獲得采礦工程設計基本數據進行設計方案的試驗論證和施工工序的合理安排上，巖層力學模擬實驗是最基本、最重要的研究方法。巖石力學實驗模擬具有直觀性強，研究結果快，可進行單因素分析研究，探討某一因素對開采條件下圍巖的穩定性的影響及其敏感程度，根據模型實驗的結果，可以推斷原型可能出現的力學現象與變形狀態以及圍巖穩定性與安全程度。?

在以往的物理模擬實驗中，主要是模擬巖層在受采動影響的情況下，應力場變化導致巖層形成破碎帶，裂隙帶與彎曲下沉帶的狀態。通過模擬實驗，分析各種區域的壓力變化規律與區域分布規律。?

但在實際工程中，巖層除了受應力場的影響外，巖層中含水層的存在還會對巖層產生影響，出現了應力場與流場的耦合問題。對于應力場與流場的耦合問題的模擬還處于初級階段，如何模擬含水層及水在裂隙場形成后的滲流過程是待解決的關鍵問題。現有技術中，僅能采用水管噴淋或用水袋來模擬含水層，這樣的方式難以模擬含水層中水的賦存狀態以及水與巖體所形成的結構在受采動影響下的整體變化。?

因此，有必要設計一種新型的模擬裝置，以解決現有技術無法為保水開采提供較準確信息的缺陷。?

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種能夠模擬含水層及?水在裂隙場形成后的滲流過程的模擬裝置。?

本發明提供的保水開采的模擬系統包括：模型架、含水層模擬裝置和監測裝置，含水層模擬裝置安裝在模型架上，其中：含水層模擬裝置包括進水管、水箱支架、水箱、含水層水管、含水層水管進水閥門、含水層水管流量計、含水層水管出水閥門、巖層模擬層、含水層箱體和含水層水位計。進水管設置在水箱上方，用于為水箱供水；水箱安裝在水箱支架上；含水層水管的入水端與水箱連接，并且含水層水管的一部分管路在巖層模擬層中延伸，在所述管路上設置有多個出水方向向下的出水孔；巖層模擬層鋪設在含水層箱體中；含水層箱體固定在模型架上；含水層水位計設置在含水層箱體中，用于檢測含水層箱體中的水位；含水層水管進水閥門設置在含水層水管入水端與水箱之間；含水層水管流量計連接在含水層水管的管路上，用于檢測含水層水管中的流量；含水層水管出水閥門設置在含水層水管的出水端；監測裝置與含水層模擬裝置之間通過信號鏈路連接。?

優選地，巖層模擬層由砂粒或碎石構成。?

優選地，含水層水管在進入到巖層模擬層的管路下側每隔預定間隔設置一個出水孔。?

優選地，模型架包括第一側面立柱、第二側面立柱、前擋板、后擋板和箱式底座，其中：第一側面立柱、第二側面立柱均垂直安裝在箱式底座上，所述第一側面立柱、第二側面立柱之間相互平行；前擋板、后擋板均安裝在第一側面立柱、第二側面立柱之間，前擋板安裝在前端；后擋板安裝在后端。?

優選地，模型架還包括橫梁，所述橫梁連接在第一側面立柱、第二側面立柱之間。?

優選地，含水層箱體包括：擋板、側板、隔水板、滑槽總成、夾層，其中：所述擋板和側板構成含水層箱體的四周邊界；滑槽總成設置在擋板之間，是隔水板的插接部件；夾層設置在含水層箱體的底部，與隔水板的平面相貼合地鄰接設置。?

優選地，所述系統還包括監測裝置，所述監測裝置包括圖像采集模?塊和信號采集模塊，其中：圖像采集模塊設置在含水層模擬裝置的正面，以對含水層模擬裝置進行拍攝；信號采集模塊與含水層模擬裝置連接，以獲得相應的水位、流量信號；?

優選地，水箱中還設置有水箱水位計。?

優選地，在含水層水管6延伸在巖層模擬層中的管路上，每隔100mm設置一個直徑為3-5mm的出水孔。?

優選地，滑槽上設置有密封槽，在密封槽中安裝有密封圈，利用所述密封圈，滑槽總成與隔水板之間隔水密封。?

相對于現有技術，本發明能夠模擬開采前含水層中水與巖層共存的狀態，開采后下部巖層形成裂隙場后，含水層中水的流動過程、水在裂隙場中滲流過程及含水層所形成的整體結構受采動影響的變化，從而能夠為保水開采提供較準確的信息。?

附圖說明

圖1是本發明一種具體實施方式的保水開采的模擬系統的結構示意圖；?

圖2是圖1所示系統的俯視圖；?

圖3是本發明一種具體實施方式的保水開采的模擬系統中模型架的結構示意圖；?

圖4是本發明一種具體實施方式中含水層箱體的滑槽總成的結構示意圖；?