[實用新型]一種用于模擬煤層保水開采的相似模擬系統有效

申請號：	201720494376.1	申請日：	2017-10-31
公開（公告）號：	CN206788164U	公開（公告）日：	2017-12-22
發明（設計）人：	楊盛皓;許猛堂;周裕如;楊軍;趙曄;趙蔚然	申請（專利權）人：	貴州理工學院
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：	于曉曉
地址：	550003 ***	國省代碼：	貴州;52
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于模擬煤層開采相似系統
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【說明書】：

技術領域

本實用新型涉及一種保水開采實驗裝置，具體涉及一種用于模擬煤層保水開采的相似模擬系統。

背景技術

煤炭的大規模開采會造成地下含水層的極大破壞，帶來地表和地下水資源的極大浪費。保水開采的目標是在防治采場突水的同時，對水資源進行有意識的保護，使煤炭開采對礦區水文環境的擾動量小于區域水文環境容量。研究在開采后上覆巖層的破斷規律和地下水漏斗的形成機理，從采礦方法、地面注漿等方面采取措施，實現礦井水資源的保護和綜合利用。

研究上覆巖層中破壞穩定規律對保水開采至關重要。利用實驗室相似模擬實驗是研究保水采煤時上覆巖層破壞移動規律的有效途徑。傳統實驗裝置在模擬工作面推進時，需要借助工具逐步開挖模擬煤層的材料，這種方式不僅費時費力，而且不能保證每次開挖的距離相同。CN 104391104 A的發明專利公布了一種煤層相似模擬實驗裝置及其使用方法，通過利用合金塊來代替模擬煤層的開采部分，并配合在合金塊的表面涂一層環氧樹脂材料，再利用環氧樹脂溶解液將其溶解，代替了人工開挖煤層，可以降低開挖模型的勞動強度，但該發明，一方面合金內部構造，制造困難，成本高；另一方面環氧樹脂溶解后，合金仍然占有很大體積，影響實驗準確性。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于模擬煤層保水開采的相似模擬系統。該系統用冰塊代替煤層，降低了實驗成本，同時該系統有水冷卻及冰融化裝置，配合抽水泵和進水泵可以實現冰和水的轉化及水的自由流入、流出，能準確模擬煤層被開挖后上覆巖層的破壞、穩定規律。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣來實現的：一種用于模擬煤層保水開采的相似模擬系統，包括試驗架；試驗架內部自上而下分別有加載裝置、上覆巖層、上煤層、隔巖層、下煤層、底板；上覆巖層中設有感應裝置、含水層和位于含水層下部的隔水層；上煤層頂部和底部分別有保溫層，下煤層的頂部和底部分別有保溫層；上煤層和下煤層均由冰層模擬裝置組成；冰層模擬裝置包括若干冰囊及位于冰囊外部且將冰囊包裹住的氣囊；每個氣囊分別連接進氣管起始端和出氣管起始端；位于氣囊外的進氣管的終端連接液壓罐；靠近液壓罐處的進氣管上連接有壓力控制閥；每個冰囊內部有進水管的起始端和出水管的起始端；在冰囊外的進水管的終端連接進水泵；位于冰囊外的出水管終端連接抽水泵。

本實用新型的進一步改進還有，位于冰囊內部的進水管表面分布若干孔，進水管內部有溶解有氯化鈉的熱水，通過孔可以增大熱水與冰塊的接觸面積，實現冰快速融化。

本實用新型的進一步改進還有，進位于冰囊外部進水管的終端附近連接有流量控制閥，通過流量控制閥可以調整進入冰囊的熱水量，控制冰融化速度。

本實用新型的進一步改進還有，位于冰囊外部出水管的終端附近連接有流量控制閥，對出水管內出水量進行控制。

本實用新型的進一步改進還有，位于氣囊外部出氣管的終端附近連接有控制閥，對通氣管內部氣體進行控制。

本實用新型的進一步改進還有，位于冰囊內部的進水管起始端和出水管起始端不相連，便于水的流入、流出。

本實用新型的進一步改進還有，液壓罐為氮氣液壓罐，液氮遇水可以放熱使水快速冷卻結冰。

本實用新型的進一步改進還有，感應裝置包括應力傳感器、濕度傳感器和位移傳感器；應力傳感器、濕度傳感器、位移傳感器這三個感應器分別通過導線與數據采集儀相連接；數據采集儀再與計算機相連接。

本實用新型的有益效果：

(1)該系統用普通冰塊代替煤層，降低了實驗成本，冰具有一定的硬度，符合煤層開采特點；

(2)冰在零度可以實現快速的固液轉變，通過液氮使水快速冷卻，用來模擬煤層；當開采時，通過進水泵通入熱水將冰融化，通過抽水泵將水取出，能夠真實模擬煤層開采過程，能準確得出煤層開采后上覆巖層的破壞及穩定規律。

附圖說明

圖1 為本實用新型用于模擬煤層保水開采的相似模擬系統示意圖。