[實(shí)用新型]一種煤層開(kāi)采潛水動(dòng)態(tài)變化模擬裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320384618.3
• 申請(qǐng)日: 2013-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203347789U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李濤;王蘇健;鄧增社;陳通;高穎;薛衛(wèi)峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B49/00
• 分類(lèi)號(hào): E21B49/00
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及礦井水文地質(zhì)領(lǐng)域與采礦工程領(lǐng)域有一定的交叉，尤其涉及煤層開(kāi)采潛水動(dòng)態(tài)變化模擬裝置。

背景技術(shù)：

煤層開(kāi)采模擬裝置能夠?qū)⒋笮偷拿禾块_(kāi)采工程通過(guò)相似比例縮小為室內(nèi)模型，并通過(guò)室內(nèi)模型的煤層開(kāi)挖獲取巖土層的移動(dòng)、破壞、應(yīng)力應(yīng)變等規(guī)律，從而指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)煤炭生產(chǎn)。我國(guó)西北地區(qū)煤炭資源豐富，但水資源匱乏、生態(tài)環(huán)境脆弱，煤炭開(kāi)采對(duì)潛水的輕微擾動(dòng)不可忽略，若處理不當(dāng)也會(huì)引起大面積生態(tài)環(huán)境退化，因此需要煤層開(kāi)采模擬裝置能夠模擬得到煤層開(kāi)采潛水動(dòng)態(tài)變化。

目前的煤層開(kāi)采模擬裝置在模擬煤層開(kāi)采潛水位動(dòng)態(tài)變化時(shí)存在以下問(wèn)題：

1）目前的煤層開(kāi)采模擬裝置多為單一固相模擬裝置，少數(shù)模擬裝置通過(guò)添加了氣囊或水袋實(shí)現(xiàn)了固相與液相的綜合模擬，但氣囊或水袋中將含水層和下伏的隔水層隔離開(kāi)，無(wú)法模擬到煤層開(kāi)采對(duì)隔水層滲透性影響時(shí)，潛水通過(guò)隔水層發(fā)生輕微滲漏的現(xiàn)象，從而造成煤層開(kāi)采潛水動(dòng)態(tài)變化的規(guī)律無(wú)法通過(guò)模擬試驗(yàn)獲取，無(wú)法較好的指導(dǎo)生態(tài)脆弱區(qū)煤炭生產(chǎn)。

2）目前的煤層開(kāi)采模擬裝置的水源補(bǔ)給系統(tǒng)往往為單個(gè)水箱，無(wú)法持續(xù)獲取穩(wěn)定水位的補(bǔ)給，這使得煤層開(kāi)采潛水動(dòng)態(tài)變化的邊界條件無(wú)法準(zhǔn)確模擬，無(wú)法準(zhǔn)確獲得潛水的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。

3）目前煤層開(kāi)采模擬裝置無(wú)法獲取煤層開(kāi)采潛水的滲漏量，進(jìn)而無(wú)法評(píng)估煤炭開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境、水資源的影響。

4）目前煤層開(kāi)采潛水動(dòng)態(tài)變化模擬有利用單個(gè)試管孤立觀測(cè)的裝置，但水通過(guò)隔水層對(duì)下面的固體模擬材料影響較大，易使得固體模擬材料崩潰，且孤立試管內(nèi)的水位變化未考慮周邊水體的補(bǔ)給。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型為了解決煤層開(kāi)采考慮潛水通過(guò)下伏隔水層發(fā)生滲漏、有定水頭補(bǔ)給源條件下潛水動(dòng)態(tài)變化模擬的問(wèn)題，提供一種煤層開(kāi)采潛水動(dòng)態(tài)模擬裝置。

本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種煤層開(kāi)采潛水動(dòng)態(tài)變化模擬裝置，包括試驗(yàn)框架、鋪設(shè)在試驗(yàn)框架上的試驗(yàn)巖土層、設(shè)置在試驗(yàn)框架兩側(cè)的含水層補(bǔ)給結(jié)構(gòu)，以及滲漏排水結(jié)構(gòu)；所述試驗(yàn)巖土層自上而下依次包括潛水層、隔水層、基巖層和煤層；含水層補(bǔ)給結(jié)構(gòu)包括水槽和補(bǔ)給水管，所述水槽與所述潛水層相通，所述補(bǔ)給水管為水槽提供持續(xù)補(bǔ)給；所述滲漏排水結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)流管，所述導(dǎo)流管的一端設(shè)置在隔水層底部，所述導(dǎo)流管另一端連接有集水器，所述集水器另一端連接有負(fù)壓機(jī)。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，所述潛水層以一定級(jí)配的沙鋪設(shè)而成，所述潛水層中注入有既定高度的水；所述隔水層以粘性土鋪設(shè)而成；基巖層和煤層以石膏、石灰、沙按一定比例鋪設(shè)而成。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，所述潛水層和隔水層被隔水袋包裹，隔水袋上部開(kāi)口，下部與基巖層隔離。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，所述隔水袋由潛水層進(jìn)入隔水層時(shí)，隔水袋的長(zhǎng)和寬減縮。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，所述隔水層的一小部分在隔水袋之外。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，所述隔水袋內(nèi)部與隔水層接觸部分涂抹防水劑，在外部隔水層擠壓下防止水通過(guò)隔水袋內(nèi)部和隔水層接觸處滲漏。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，所述含水層補(bǔ)給結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括有水箱和溢流槽，水槽底部與水箱連通，水箱短側(cè)高度與潛水層初始水位相同，短側(cè)與溢流槽相連，使得水槽水位一旦高于潛水層初始水位就會(huì)通過(guò)溢流槽流出，從而保持水槽水位不變。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，所述潛水層通過(guò)濾網(wǎng)與水槽連通。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，所述模擬裝置進(jìn)一步包括有水位監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)，包括水位觀測(cè)管和數(shù)據(jù)采集器，水位觀測(cè)管一頭埋置于潛水層之中，一頭利用水位計(jì)聯(lián)合數(shù)據(jù)采集器自動(dòng)連續(xù)觀測(cè)潛水層的動(dòng)態(tài)水位。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，所述試驗(yàn)框架包括框架底部?jī)蓚€(gè)支架、兩側(cè)支柱，以及框架正、反兩面固定在支柱上的透明板。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型包括有含水層補(bǔ)給結(jié)構(gòu)以及滲漏排水結(jié)構(gòu)，其中，含水層補(bǔ)給結(jié)構(gòu)包括與所述潛水層相通的水槽以及為水槽提供持續(xù)補(bǔ)給的補(bǔ)給水管，這樣，當(dāng)煤層的開(kāi)采導(dǎo)致隔水層的滲透性發(fā)生變化，進(jìn)而使得潛水層中的水通過(guò)隔水層發(fā)生輕微滲漏，該滲漏的水被負(fù)壓機(jī)產(chǎn)生的微小負(fù)壓抽至集水器；而滲漏造成的潛水層水位下降，通過(guò)水槽和補(bǔ)給水管對(duì)潛水層進(jìn)行補(bǔ)充。

附圖說(shuō)明：

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；