一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)，包括手動注漿機(jī)、位于手動注漿機(jī)內(nèi)的漿液和相似模型，相似模型自下而上包括煤層底板、煤層、直接頂、基本頂及以上巖層和位于基本頂及以上巖層的注漿充填巷，煤層的冒落區(qū)設(shè)置有充填支管，充填支管安設(shè)在工作面模擬支架上。本實(shí)用新型用相似材料來模擬煤層，用規(guī)則的立方體來模擬直接頂，煤層底板、基本頂及以上巖層用相似材料模擬，可以實(shí)現(xiàn)破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬試驗(yàn)對破碎頂板隨采隨冒的要求，且通過調(diào)整立方體邊長和自由冒落高度實(shí)現(xiàn)其冒落之后碎脹系數(shù)可控，從而保證破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬試驗(yàn)可以更好的模擬現(xiàn)場。
【專利說明】一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于采礦【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]破碎頂板冒落區(qū)注漿充填就是在冒落巖石未被壓實(shí)之前向其巖石空隙中注入漿液，讓漿液占據(jù)冒落巖石空隙，從而減少上覆巖層運(yùn)動空間，達(dá)到控制上覆巖層運(yùn)動、減緩地表下沉的目的，然而由于冒落區(qū)注漿充填的區(qū)域?yàn)楣ぷ髅婧蠓?，屬于隱蔽工程，對于充填漿液在冒落矸石空隙中的流動規(guī)律、冒落矸石和冒落矸石注漿充填體壓實(shí)過程無法觀察，因此需要一種能直觀的體現(xiàn)上述過程的破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬方法，將該方法用于科學(xué)研究和教學(xué)。
[0003]在模擬破碎頂板冒落區(qū)注漿充填中，關(guān)鍵是使得直接頂碎脹系數(shù)和現(xiàn)場相同或相近，并且應(yīng)符合破碎頂板隨采隨冒的特性；而現(xiàn)有技術(shù)中的相似材料模擬試驗(yàn)所用材料為河砂、碳酸鈣和石膏，其冒落之后碎脹性與真實(shí)巖石的碎脹性相差較遠(yuǎn)，且其冒落之后的碎脹系數(shù)具有隨機(jī)性，不可控；不能很好的模擬破碎頂板隨采隨冒的特性。綜上所述，當(dāng)前的模擬方法不能滿足破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬試驗(yàn)對直接頂隨采隨冒和保持其冒落后碎脹系數(shù)一定的要求。因此有必要研制一種既可以真實(shí)模擬破碎頂板垮落過程及碎脹系數(shù)又能直觀體現(xiàn)充填漿液在冒落矸石空隙中的流動規(guī)律、冒落矸石和冒落矸石注漿充填體壓實(shí)過程的破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提出了一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)，該模擬系統(tǒng)既可以真實(shí)模擬破碎頂板垮落過程及碎脹系數(shù)又能直觀體現(xiàn)充填漿液在冒落矸石空隙中的流動規(guī)律、冒落矸石和冒落矸石注漿充填體壓實(shí)過程。
[0005]本實(shí)用新型技術(shù)方案包括:
[0006]一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)，包括手動注漿機(jī)、位于手動注漿機(jī)內(nèi)的漿液和相似模型，所述手動注漿機(jī)的頂端設(shè)置有出口，所述出口處連接有三通，所述三通分別與膠管一、膠管二和膠管三連接，所述膠管一伸入漿液，所述相似模型自下而上包括煤層底板、煤層、直接頂、基本頂及以上巖層和位于基本頂及以上巖層的注漿充填巷，所述煤層的冒落區(qū)設(shè)置有充填支管，所述充填支管安設(shè)在工作面模擬支架上，所述煤層由相似材料組成，所述直接頂由一定邊長的立方體組成，所述注漿充填巷有若干條，每條注漿充填巷的中心處設(shè)置有注漿鉆孔，所述膠管二與所述充填支管相連，所述膠管三與所述注漿鉆孔相連。
[0007]作為本實(shí)用新型的一個優(yōu)選方案，上述手動注漿機(jī)的頂部安設(shè)有壓力表和加壓閥。
[0008]作為本實(shí)用新型的另一個優(yōu)選方案，上述膠管二、膠管三上均設(shè)置有流量計(jì)和截止閥。
[0009]上述煤層底板、煤層、基本頂及以上巖層用相似材料模擬。
[0010]本實(shí)用新型所帶來的有益技術(shù)效果:
[0011]本實(shí)用新型提出了一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相t匕，用相似材料來模擬煤層，用規(guī)則的立方體來模擬直接頂，煤層底板、基本頂及以上巖層用相似材料模擬，通過采用規(guī)則立方體模擬直接頂可以實(shí)現(xiàn)破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬試驗(yàn)對破碎頂板隨采隨冒的要求，且通過調(diào)整立方體邊長和自由冒落高度實(shí)現(xiàn)其冒落之后碎脹系數(shù)可控，從而保證破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬試驗(yàn)可以更好的模擬現(xiàn)場，解決原有用相似材料模擬垮落帶垮落過程不準(zhǔn)確和結(jié)果與實(shí)際不符等問題。
[0012]本實(shí)用新型模擬系統(tǒng)可以直觀的模擬現(xiàn)場破碎頂板冒落區(qū)注漿充填過程、冒落矸石注漿充填體壓實(shí)過程和上覆巖層運(yùn)動過程等，對于科學(xué)研究和教學(xué)具有重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步清楚、完整的說明:
[0014]圖1為本實(shí)用新型一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型相似模型注漿充填示意圖；
[0016]圖中，1-手動注漿機(jī)；2_漿液；3_加壓閥；4_壓力表；5_截止閥；6-三通；7-流量計(jì)；8膠管一 ；9_注漿充填巷；10-注漿鉆孔；11-工作面充填支管；12_基本頂；13_煤層；14-煤層底板。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本實(shí)用新型提出了一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)，為了使本實(shí)用新型的技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型做進(jìn)一步清楚、完整的說明。
[0018]結(jié)合圖1、圖2所示，一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)，包括手動注漿機(jī)1、位于手動注漿機(jī)I內(nèi)的漿液2和相似模型，手動注漿機(jī)I的頂端分別連接有壓力表4和加壓閥3，壓力表4實(shí)時監(jiān)測漿液壓力，手動注漿機(jī)I的頂端設(shè)置有出口，出口處連接有三通6，三通6分別與膠管一 8、膠管二和膠管三連接，膠管一 8伸入漿液，相似模型自下而上包括煤層底板14、煤層13、直接頂、基本頂12及以上巖層和位于基本頂12及以上巖層的注漿充填巷9，煤層的冒落區(qū)設(shè)置有工作面充填支管11，工作面充填支管11安設(shè)在工作面模擬支架上,煤層13由相似材料組成，直接頂由一定邊長的立方體組成，注漿充填巷9有若干條，每條注漿充填巷9的中心處設(shè)置有注漿鉆孔10，膠管二與充填支管相連進(jìn)行注漿，膠管三與注漿鉆孔10相連進(jìn)行注漿。
[0019]為了便于控制膠管二和膠管三漿液的流向，本實(shí)用新型優(yōu)選在上述膠管二、膠管三上均設(shè)置有流量計(jì)7和截止閥5。
[0020]上述煤層底板、煤層、基本頂及以上巖層用相似材料模擬。
[0021]本實(shí)用新型工作原理:
[0022]步驟1、首先，設(shè)計(jì)及鋪設(shè)模型；
[0023]步驟2、開切眼、安設(shè)工作面模擬支架；[0024]步驟3、以一定的時間間隔(根據(jù)時間相似比確定)開采煤層，每次推進(jìn)規(guī)定步距；
[0025]步驟4、當(dāng)工作面未充填冒落區(qū)寬度達(dá)到工作面充填支管在采空區(qū)長度時，通過工作面充填支管對冒落區(qū)進(jìn)行注漿充填，直至達(dá)到預(yù)計(jì)注漿充填量后，停止注漿工作，并重復(fù)一次步驟3 ;當(dāng)工作面未充填冒落區(qū)寬度未達(dá)到工作面充填支管在采空區(qū)長度時，同樣重復(fù)一次步驟3 ；
[0026]步驟5、重復(fù)步驟4，直至工作面累計(jì)推進(jìn)距離達(dá)到工作面初次來壓步距，通過注漿充填巷第一個注漿充填鉆孔對冒落區(qū)進(jìn)行二次充填，直至達(dá)到預(yù)計(jì)注漿充填量后，停止注漿工作；
[0027]步驟6、重復(fù)步驟4，當(dāng)工作面進(jìn)入周期來壓階段時，通過工作面后方的注漿鉆孔對冒落區(qū)進(jìn)行二次充填，直至達(dá)到預(yù)計(jì)注漿充填量后，停止注漿工作；
[0028]步驟7、重復(fù)步驟6，直至工作面回采完畢；
[0029]步驟8、充填回采過程中采集相關(guān)信息，其包括應(yīng)力、位移和充填量。
【權(quán)利要求】
1.一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)，包括手動注漿機(jī)、位于手動注漿機(jī)內(nèi)的漿液和相似模型，所述手動注漿機(jī)的頂端設(shè)置有出口，所述出口處連接有三通，所述三通分別與膠管一、膠管二和膠管三連接，所述膠管一伸入漿液，其特征在于:所述相似模型自下而上包括煤層底板、煤層、直接頂、基本頂及以上巖層和位于基本頂及以上巖層的注漿充填巷，所述煤層的冒落區(qū)設(shè)置有充填支管，所述充填支管安設(shè)在工作面模擬支架上，所述煤層由相似材料組成，所述直接頂由一定邊長的立方體組成，所述注漿充填巷有若干條，每條注漿充填巷的中心處設(shè)置有注漿鉆孔，所述膠管二與所述充填支管相連，所述膠管三與所述注漿鉆孔相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述手動注漿機(jī)的頂部安設(shè)有壓力表和加壓閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述膠管二、膠管三上均設(shè)置有流量計(jì)和截止閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種破碎頂板冒落區(qū)注漿充填相似模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述煤層底板、煤層、基本頂及以上巖層選用相似材料模擬。
【文檔編號】G09B25/00GK203706565SQ201420048357
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】江寧, 張新國, 郭惟嘉, 陳紹杰, 常西坤, 張士川, 張保良, 陳軍濤, 李楊楊, 孫熙震, 王海龍, 趙金海, 路暢, 畢成, 尚曉龍, 張濤 申請人:山東科技大學(xué)