[發明專利]一種可監測巖層位移的大型采礦相似模擬實驗裝置

在審

• 申請號: 201810453904.8
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108627632A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 馮飛鴿
• 申請（專利權）人: 馮飛鴿
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種可監測巖層位移的大型采礦相似模擬實驗裝置，包括模擬架(1)和設置在其中的煤層(2)和其他多個巖層，在所述煤層(2)上方設置有含水層(3)，在所述含水層(3)中設置有含水層模擬系統，所述含水層模擬系統包括一端相連并呈螺旋狀布置的出水管(301)和進水管(302)，所述出水管(301)的另一端與第一智能控壓水箱(303)相連，所述進水管(302)的另一端與第二智能控壓水箱(304)相連，所述含水層模擬系統整體為橢圓形，在所述進水管(302)和所述出水管(301)的底部設置有噴水孔(305)，在所述噴水孔(305)上覆蓋有塑膠貼紙。本發明裝置具有大尺度、高精度和低成本的優點。

技術領域

本發明涉及礦山機械及教育領域，特別是涉及一種可監測巖層位移的大型采礦相似模擬實驗裝置。

背景技術

地下采礦工程改變了地下原始的應力平衡狀態，隨著地下空間的增大，覆巖應力場朝著推進方向和向上傳遞，加之初次來壓及周期來壓的作用，在一次次的應力傳遞及重分配中，覆巖一定層帶范圍內的巖層形成了一些次生裂隙，每次來壓都會給予這些裂隙的產生和延展提供動力。傳統的相似材料物理模擬試驗由于受試驗模型尺度、邊界、加載裝置的限制，常常會由此造成試驗結果與實際工程不相吻合的現象。大型采煤相似模擬裝置的研究可以很好的解決這個問題，但隨之帶來的監測和建模等多個工序和流程都得改變；

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可監測巖層位移的大型采礦相似模擬實驗裝置。

一種可監測巖層位移的大型采礦相似模擬實驗裝置，包括模擬架和設置在其中的煤層和其他多個巖層，在所述煤層上方設置有含水層，在所述含水層中設置有含水層模擬系統，所述含水層模擬系統包括一端相連并呈螺旋狀布置的出水管和進水管，所述出水管的另一端與第一智能控壓水箱相連，所述進水管的另一端與第二智能控壓水箱相連，所述含水層模擬系統整體為橢圓形，在所述進水管和所述出水管的底部設置有噴水孔，在所述噴水孔上覆蓋有塑膠貼紙；在所述模擬架中設置有多個滲透距測量儀，所述滲透距測量儀包括電源、電源線和電阻桿，所述電阻桿為中空的長條形，在其左端設置有一個通孔，所述電源線為兩根，一端分別與所述電源相連，其中一個所述電源線的另一端與所述電阻桿的左端相連，另一個所述電源線的另一端穿過所述通孔與所述電阻桿的右端相連。

本發明所述的可監測巖層位移的大型采礦相似模擬實驗裝置，其中，所述噴水孔的設置方式為：在穿過橢圓中心的5條直線上，所有直線與所述進水管和所述出水管的相交處均設置有所述噴水孔，所述5條直線中，相鄰的兩條直線之間的角度均為36°。

本發明所述的可監測巖層位移的大型采礦相似模擬實驗裝置，其中，所述第一智能控壓水箱和所述第二智能控壓水箱的控壓區間為0-4MPa，壓力最大控制精度為0.1MPa，控制方式為：初始時，所述第一智能控壓水箱的壓力比所述第二智能控壓水箱的壓力大0.3MPa，當采煤模擬系統推采超過500mm時，開始升壓，保持所述第一智能控壓水箱的壓力比所述第二智能控壓水箱的壓力大1MPa以上；

所述橢圓形的左右方向最長邊為1750mm，上下方向最長邊為1500mm，所述出水管和所述進水管的最大間距為200mm，所述出水管和所述進水管的截面為正方形，邊長為20mm，所述噴水孔的直徑為1mm，所述塑膠貼紙的寬度為20mm，厚度為1-2mm。

本發明所述的可監測巖層位移的大型采礦相似模擬實驗裝置，其中，所述電阻桿的長度為2500mm，電阻為5kΩ，直徑為18mm，電源為12V。

本發明所述的可監測巖層位移的大型采礦相似模擬實驗裝置，其中：

在沿所述模擬架的長度方向上，布置有多個所述滲透距測量儀，一端設置在所述模擬架左右方向的中心，從前至后總共設置有3排，排距為600mm，在豎直方向上，每排有4個，間距為150mm，位于最上部的所述滲透距測量儀距離所述含水層下方200mm處；