一種模擬地下煤炭開(kāi)采覆巖運(yùn)移及突水潰砂實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種模擬地下煤炭開(kāi)采實(shí)驗(yàn)設(shè)備，屬于煤炭開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在國(guó)內(nèi)已有的模擬地下煤炭開(kāi)采實(shí)驗(yàn)裝置中，平-立組合加載相似模擬實(shí)驗(yàn)架(專(zhuān)利號(hào):200910020960.3)，地下工程相似材料模擬實(shí)驗(yàn)裝置(專(zhuān)利號(hào):201220603366.4)，一種相似材料立體模擬實(shí)驗(yàn)支架(專(zhuān)利號(hào):00226585.0)，類(lèi)似裝置采用單體實(shí)驗(yàn)架組裝的技術(shù)方案，單體實(shí)驗(yàn)架上設(shè)置加壓裝置，屬于固體材料實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置。在煤層開(kāi)采固體相似材料實(shí)驗(yàn)?zāi)M過(guò)程中使用上述裝置雖然具有組裝方便、能加載等特點(diǎn)，但是在模擬含水層下煤層開(kāi)采，上覆巖層運(yùn)移及突水潰砂等固液耦合實(shí)驗(yàn)?zāi)M時(shí)，還是存在無(wú)法模擬諸多含水層及含水層水壓水量無(wú)法精準(zhǔn)控制的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種模擬地下煤炭開(kāi)采覆巖運(yùn)移及突水潰砂實(shí)驗(yàn)裝置，利用該裝置可獲得含水層下煤層開(kāi)采時(shí)上覆含水層水壓及水量的實(shí)時(shí)監(jiān)控的相似材料模擬實(shí)驗(yàn)。
[0004]本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案分別是:
[0005]一種模擬地下煤炭開(kāi)采覆巖運(yùn)移及突水潰砂實(shí)驗(yàn)裝置，包括儲(chǔ)氣罐、礦壓模型框架、地面水壓力模擬實(shí)驗(yàn)裝置、注水高壓膠管及注氣高壓膠管；所述的注水高壓膠管的一端與地面水壓力模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的壓力水罐的放水閥連接，注水高壓膠管的另一端與礦壓模型框架上的進(jìn)水接頭連接，所述的注氣高壓膠管的一端與地面水壓力模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的壓力水罐的進(jìn)氣接頭連接，注氣高壓膠管的另一端與儲(chǔ)氣罐的出氣接頭連接。
[0006]本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是:本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置用于實(shí)驗(yàn)室的利用相似材料模擬監(jiān)測(cè)含水層下煤層開(kāi)挖時(shí)上覆巖層運(yùn)移及突水潰砂模擬過(guò)程中水壓及水量監(jiān)控。其有益效果具體如下:
[0007]1、本實(shí)用新型中，高壓注水膠管的一端與地面水壓力模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的壓力水罐的放水閥連接，高壓注水膠管的另一端與礦壓模型框架上的進(jìn)水接頭連接，高壓注氣膠管的一端與地面水壓力模擬實(shí)驗(yàn)裝置中的壓力水罐的進(jìn)氣接頭連接，高壓注氣膠管的另一端與儲(chǔ)氣罐的出氣接頭連接，使得壓力水罐、儲(chǔ)氣罐與礦壓模型框架之間連接成一體，并與固液耦合相似材料配合完成含水層下煤層開(kāi)采覆巖運(yùn)移及突水潰砂實(shí)驗(yàn)?zāi)M工作，工作效率尚O
[0008]2、礦壓模型框架中的底板支架、底板、立柱、橫梁及墻板均為槽鋼結(jié)構(gòu)件，并且均在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，安裝更加靈活，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；地面水壓力模擬實(shí)驗(yàn)裝置和儲(chǔ)氣罐均安裝有萬(wàn)向輪，便于移動(dòng)，利于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)。
[0009]3、儲(chǔ)氣罐為壓力水罐上部的儲(chǔ)氣空間提供壓力，由于儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體壓力調(diào)控性能好，從而實(shí)現(xiàn)了壓力水罐注入模擬含水層內(nèi)的水量、水壓的精準(zhǔn)調(diào)控，尤其是在上覆水體下或承壓水體上煤層開(kāi)采相似模擬實(shí)驗(yàn)中，實(shí)現(xiàn)含水層的模擬效果更好，水壓水量調(diào)控更加安全可靠。
[0010]綜上，本實(shí)用新型可以廣泛用于上覆水體下或承壓水體上煤層開(kāi)采覆巖運(yùn)移及突水潰砂相似模擬實(shí)驗(yàn)之中。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的礦壓模型框架的軸測(cè)圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型的地面水壓力模擬實(shí)驗(yàn)裝置的西南視角的軸測(cè)圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型的地面水壓力模擬實(shí)驗(yàn)裝置的東南視角的軸測(cè)圖；
[0014]圖4是壓力水罐通過(guò)高壓注水膠管與礦壓模型框架上的進(jìn)水接頭連接的軸測(cè)圖。
[0015]上述圖中涉及到的部件名稱(chēng)及標(biāo)號(hào)分別為:
[0016]圖中，底板支架1、底板2、出線(xiàn)槽3、墻板4、立柱5、橫梁6、橫梁連接板7、進(jìn)水接頭
8、墻板固定件9、萬(wàn)向輪10、支撐架11、放水閥12、壓力傳感器13、磁體式水位顯示器14、壓力表15、時(shí)間顯示表16、電子水位檢測(cè)器17、進(jìn)氣接頭18、控制盒19、數(shù)字顯示水位表20、壓力水罐21、法蘭22、注水高壓膠管23、礦壓模型框架24、地面水壓力模擬實(shí)驗(yàn)裝置25、注氣高壓膠管26、儲(chǔ)氣罐27、出氣接頭28。
【具體實(shí)施方式】
[0017]【具體實(shí)施方式】一:如圖1~圖4所示，一種模擬地下煤炭開(kāi)采覆巖運(yùn)移及突水潰砂實(shí)驗(yàn)裝置，包括儲(chǔ)氣罐27、礦壓模型框架24、地面水壓力模擬實(shí)驗(yàn)裝置25、注水高壓膠管23及注氣高壓膠管26 ;所述的注水高壓膠管23的一端與地面水壓力模擬實(shí)驗(yàn)裝置25中的壓力水罐21的放水閥12連接，注水高壓膠管23的另一端與礦壓模型框架24上的進(jìn)水接頭8連接，所述的注氣高壓膠管26的一端與地面水壓力模擬實(shí)驗(yàn)裝置25中的壓力水罐21的進(jìn)氣接頭18連接，注氣高壓膠管26的另一端與儲(chǔ)氣罐27的出氣接頭28連接。
[0018]所述的注水高壓膠管23和注氣高壓膠管26均由耐高壓的雙層鋼絲網(wǎng)的橡膠材料制成，并且在注水高壓膠管23和注氣高壓膠管26的兩端分別壓制有連接接頭。
[0019]所述的儲(chǔ)氣罐27為壓力水罐21提供壓力，由于儲(chǔ)氣罐27內(nèi)的氣體壓力可調(diào)控性好，從而實(shí)現(xiàn)了壓力水罐21注入模擬含水層內(nèi)的水量、水壓可精準(zhǔn)調(diào)控，尤其是在上覆水體下或承壓水體上煤層開(kāi)采相似模擬實(shí)驗(yàn)中，實(shí)現(xiàn)含水層的模擬效果更好，水壓水量調(diào)控更加安全可靠。
[0020]所述的儲(chǔ)氣罐27的底部安裝有萬(wàn)向輪(優(yōu)選為萬(wàn)向限位輪)，便于將儲(chǔ)氣罐27移動(dòng)至需要的位置。
[0021]【具體實(shí)施方式】二:如圖1和圖4所示，【具體實(shí)施方式】一所述的一種模擬地下煤炭開(kāi)采覆巖運(yùn)移及突水潰砂實(shí)驗(yàn)裝置，所述的礦壓模型框架24包括底板支架1、底板2、多個(gè)墻板4、兩個(gè)立柱5、兩個(gè)橫梁6、多個(gè)橫梁連接板7、多個(gè)進(jìn)水接頭8和多個(gè)墻板固定件9 ;
[0022]所述的兩個(gè)立柱5與底板支架I的兩端固定連接(采用螺栓)，兩個(gè)立柱5的中部均加工有多個(gè)進(jìn)水孔(每相鄰兩個(gè)進(jìn)水孔的間隔為70mm ;進(jìn)水孔的形狀為圓形，方便連接)，所述的多個(gè)進(jìn)水孔沿立柱5的豎向設(shè)置，每個(gè)進(jìn)水孔上安裝有進(jìn)水接頭8(方便連接注水高壓膠管23)，所述的底板2設(shè)置在兩個(gè)立柱5之間，且底板2與底板支架I和兩個(gè)立柱5固定連接，所述的兩個(gè)橫梁6并列設(shè)置在兩個(gè)立柱5之間的上端，且兩個(gè)橫梁6的兩端與兩個(gè)立柱5固定連接，兩個(gè)橫梁6之間固定有多個(gè)橫梁連接板7，每個(gè)立柱5上與進(jìn)水孔中心線(xiàn)相垂直的兩個(gè)側(cè)面上分別設(shè)置有多個(gè)墻板4，每個(gè)墻板4的兩端通過(guò)兩個(gè)墻板固定件9與兩個(gè)立柱5固定連接，墻板固定件9上設(shè)有出線(xiàn)槽3。
[0023]【具體實(shí)施方式】三:如圖1和圖4所示，【具體實(shí)施方式】二所述的一種模擬地下煤炭開(kāi)采覆巖運(yùn)移及突水潰砂實(shí)驗(yàn)裝置，所述的底板支架1、底板2、立柱5、橫梁6及墻板4均為槽鋼結(jié)構(gòu)件。強(qiáng)度高，使得礦壓模型框架24穩(wěn)定性好。
[0024]出線(xiàn)槽3的作用是:將相似模型中預(yù)埋的應(yīng)力應(yīng)變傳感器(為裝置的外部部件)的數(shù)據(jù)線(xiàn)引出至外部應(yīng)變儀上，防止數(shù)據(jù)線(xiàn)被槽鋼卡斷。
[0025]【具體實(shí)施方式】四:如圖2~圖4所示，【具體實(shí)施方式】一所述的一種模擬地下煤炭開(kāi)采覆巖運(yùn)移及突水潰砂實(shí)驗(yàn)裝置，所述的地面水壓力模擬實(shí)驗(yàn)裝置25包括支撐架11、放水閥12、壓力傳感器13、磁體式水位顯示器14、壓力表15、時(shí)間顯示表16、電子水位檢測(cè)器17、進(jìn)氣接頭18、控制盒19、數(shù)字顯示水位表20、壓力水罐21、法蘭22及四個(gè)萬(wàn)向輪10(萬(wàn)向膠輪，優(yōu)選為萬(wàn)向限位膠輪);所述的支撐架11的底部安裝有四個(gè)萬(wàn)向輪10，所述的壓力水罐21固定在支撐架11的底板上，壓力水罐21的上端安裝有進(jìn)氣接頭18(以備模擬不同位含水層時(shí)，連接注水高壓膠管23)，壓力水罐21的下端安裝有放水閥12，壓力水罐21側(cè)壁的下部安裝有壓力傳感器13，壓力水罐21的側(cè)壁上安裝有磁體式水位顯示器14，所述的磁體式水位顯示器14的下端通過(guò)法蘭22與支撐架11的底板固定連接，所述的電子水位檢測(cè)器17安裝在磁體式水位顯示器14上，所述的壓力表15、時(shí)間顯示表16和數(shù)字顯示水位表20均安裝在控制盒19上，所述的控制盒19固定在支撐架11上，壓力表15與壓力水罐21螺紋連接，數(shù)字顯示水位表20與電子水位檢測(cè)器17連接。
[0026]壓力傳感器13的作用是:測(cè)試壓力水罐21的出水壓力值。
[0027]磁體式水位顯示器14的作用是:顯示水位的高低，用于遠(yuǎn)距離肉眼觀測(cè)。
[0028]電子水位檢測(cè)器17是一個(gè)水位傳感器，與數(shù)字顯示水位表20相連。
[0029]控制盒19用于控制所述的實(shí)驗(yàn)裝置的供電。
[0030]控制盒19上設(shè)有液晶顯示屏，電子水位檢測(cè)器17所監(jiān)測(cè)到的水位數(shù)據(jù)以及壓力傳感器13所檢測(cè)到的壓力數(shù)據(jù)都集中顯示在這個(gè)控制盒19上，是一個(gè)集成。
[0031]所述的壓力表15為數(shù)字顯式壓力表，為從市場(chǎng)專(zhuān)門(mén)訂購(gòu)的高精度儀表，精度為l%oMPa ;所述的數(shù)字顯式水位表20也為從市場(chǎng)專(zhuān)門(mén)定購(gòu)的高精度儀表，精度為1.00mm。
[0032]放水閥12