[實用新型]煤層采動誘發頂板涌水潰砂災害模擬試驗系統

有效

• 申請號: 201320869381.8
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN203658352U
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 郭惟嘉;王海龍;李楊楊;孫熙震;陳紹杰;張新國;尹立明;孫文斌;劉音;陳軍濤;江寧;張保良
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術領域

本實用新型涉及一種煤層采動誘發頂板涌水潰砂災害模擬試驗系統。

背景技術

近年來隨著煤礦開采強度的不斷加大和開采上限的持續提高，上覆松散含水層受采動影響，含砂量較高的水砂混合物潰入井下工作面，導致造成財產損失甚至人員傷亡的地質災害時有發生，給礦井的安全生產帶來很大威脅，嚴重制約著煤炭工業的發展。1990年4月20日，瓷窯灣煤礦發生冒頂突水潰砂災害，涌水量達200m³/h，總潰砂量4000m³以上，造成一采區304m長皮帶巷被砂充填厚度達2m（巷道高4.5m），地面形成圓錐形塌坑（直徑28m，深14m），水位迅速下降，水庫干涸。1990年12月28日，瓷窯灣煤礦又發生一次冒頂突水潰砂，涌水量50m³/h，潰砂量達6000m³。1996年6月1日，扎賚諾爾鐵北礦多次放生突水潰砂，由于Ⅱ_2a煤層頂板工作面冒頂，形成的破裂帶與第一含水層溝通，突出水砂1700m³。1989年6月22日，安徽淮北礦區百善礦666工作面因多次挑頂破壞了頂板上的強風化巖層而溝通了松散層底部的砂土，突出水砂1000m³。2002年10月31日，鄒城市橫河煤礦1931E工作面發生潰砂事故，2名人員被堵在巷道中。2002年11月10日淮北礦業集團公司桃園煤礦二采區1022_上工作面（準備面），切眼上口發生突水、潰砂事故，死亡4人，受傷1人，直接經濟損失130多萬元，直接原因：1022_上工作面風巷布置在軟弱、松散、破碎的基巖風化帶內，切眼上口重復垮棚冒頂，高冒區形成冒落漏斗，難以形成冒落拱，致使冒落帶不斷向上發育直至第四含水層導通第四含水層，致使四含水、泥、砂、礫石潰入井下。井下工作面涌水潰砂事故的發生，不僅影響了礦井的正常生產，還威脅了工人的生命安全。

要保證煤炭資源的穩步開發，擺脫突水潰砂災害的嚴重困擾，在水體下（包括地表水體和含水層）采煤時，防止水砂突涌，科學合理的設計開采上限，進行頂板水作用下采動覆巖空間裂隙演化規律、滲流、突涌水砂模擬，獲得工作面涌水潰砂動力機制，是亟待解決的關鍵問題之一。由于地下采掘工程隱蔽性的特點，使得采煤引起的水砂突涌的機理研究和影響因素難以借助現場觀測進行研究，室內試驗成為解決這一問題的有效手段。通過設計制作的煤層采動誘發頂板涌水潰砂災害模擬試驗系統，設置不同豎向和側向載荷，不同水壓力、不同地層組合等試驗參數，定量化地研究水砂突涌的動力機理，對井下涌水潰砂的發生前兆和發生過程進行深入細致的研究分析，對預防井下涌水潰砂災害和保證安全生產具有重大指導意義。

實用新型內容

鑒于上述現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種煤層采動誘發頂板涌水潰砂災害模擬試驗系統，對煤層采動誘發頂板涌水潰砂災害進行模擬試驗，獲取工作面頂板涌水潰砂災害的動力機理以及不同地層組合的水砂突涌參數。

為解決上述技術問題，本實用新型方案包括：

一種煤層采動誘發頂板涌水潰砂災害模擬試驗系統，其包括支架，其中，所述支架內設置有試驗倉，所述試驗倉包括設置在上部用于提供高壓水流的水倉機構，所述水倉機構的底板上均勻布置有多個透水孔，所述底板水平布置，所述底板兼作所述試驗倉的頂板，所述水倉機構上設置有用于施加豎直壓力的豎直加載液壓缸，所述底板的左右兩側設置有豎直布置的左側壁與右側壁，左側壁與右側壁上均設置有用于施加橫向壓力的橫向加載液壓缸，左側壁與右側壁受到的橫向壓力為相向的壓力，所述底板的前后兩側設置有豎直布置的用于觀察試驗倉內狀態的前透明板體與后透明板體；所述試驗倉的底部設置有能移動的模擬采煤拖動板，所述模擬采煤拖動板下部設置有傾斜布置的水砂匯聚渠道，所述水砂匯聚渠道的出口有一水砂收集裝置；所述底板、所述左側壁、所述右側壁、所述前透明板體、所述后透明板體與所述模擬采煤拖動板形成所述試驗倉，所述試驗倉內布置多個孔隙水壓力傳感器與多個壓力傳感器。