[发明专利]一种可监测岩层位移的大型采矿相似模拟实验装置

说明书

本发明公开了一种可监测岩层位移的大型采矿相似模拟实验装置，包括模拟架(1)和设置在其中的煤层(2)和其他多个岩层，在所述煤层(2)上方设置有含水层(3)，在所述含水层(3)中设置有含水层模拟系统，所述含水层模拟系统包括一端相连并呈螺旋状布置的出水管(301)和进水管(302)，所述出水管(301)的另一端与第一智能控压水箱(303)相连，所述进水管(302)的另一端与第二智能控压水箱(304)相连，所述含水层模拟系统整体为椭圆形，在所述进水管(302)和所述出水管(301)的底部设置有喷水孔(305)，在所述喷水孔(305)上覆盖有塑胶贴纸。本发明装置具有大尺度、高精度和低成本的优点。

技术领域

本发明涉及矿山机械及教育领域，特别是涉及一种可监测岩层位移的大型采矿相似模拟实验装置。

背景技术

地下采矿工程改变了地下原始的应力平衡状态，随着地下空间的增大，覆岩应力场朝着推进方向和向上传递，加之初次来压及周期来压的作用，在一次次的应力传递及重分配中，覆岩一定层带范围内的岩层形成了一些次生裂隙，每次来压都会给予这些裂隙的产生和延展提供动力。传统的相似材料物理模拟试验由于受试验模型尺度、边界、加载装置的限制，常常会由此造成试验结果与实际工程不相吻合的现象。大型采煤相似模拟装置的研究可以很好的解决这个问题，但随之带来的监测和建模等多个工序和流程都得改变；

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可监测岩层位移的大型采矿相似模拟实验装置。

一种可监测岩层位移的大型采矿相似模拟实验装置，包括模拟架和设置在其中的煤层和其他多个岩层，在所述煤层上方设置有含水层，在所述含水层中设置有含水层模拟系统，所述含水层模拟系统包括一端相连并呈螺旋状布置的出水管和进水管，所述出水管的另一端与第一智能控压水箱相连，所述进水管的另一端与第二智能控压水箱相连，所述含水层模拟系统整体为椭圆形，在所述进水管和所述出水管的底部设置有喷水孔，在所述喷水孔上覆盖有塑胶贴纸；在所述模拟架中设置有多个渗透距测量仪，所述渗透距测量仪包括电源、电源线和电阻杆，所述电阻杆为中空的长条形，在其左端设置有一个通孔，所述电源线为两根，一端分别与所述电源相连，其中一个所述电源线的另一端与所述电阻杆的左端相连，另一个所述电源线的另一端穿过所述通孔与所述电阻杆的右端相连。

本发明所述的可监测岩层位移的大型采矿相似模拟实验装置，其中，所述喷水孔的设置方式为：在穿过椭圆中心的5条直线上，所有直线与所述进水管和所述出水管的相交处均设置有所述喷水孔，所述5条直线中，相邻的两条直线之间的角度均为36°。

本发明所述的可监测岩层位移的大型采矿相似模拟实验装置，其中，所述第一智能控压水箱和所述第二智能控压水箱的控压区间为0-4MPa，压力最大控制精度为0.1MPa，控制方式为：初始时，所述第一智能控压水箱的压力比所述第二智能控压水箱的压力大0.3MPa，当采煤模拟系统推采超过500mm时，开始升压，保持所述第一智能控压水箱的压力比所述第二智能控压水箱的压力大1MPa以上；

所述椭圆形的左右方向最长边为1750mm，上下方向最长边为1500mm，所述出水管和所述进水管的最大间距为200mm，所述出水管和所述进水管的截面为正方形，边长为20mm，所述喷水孔的直径为1mm，所述塑胶贴纸的宽度为20mm，厚度为1-2mm。

本发明所述的可监测岩层位移的大型采矿相似模拟实验装置，其中，所述电阻杆的长度为2500mm，电阻为5kΩ，直径为18mm，电源为12V。

本发明所述的可监测岩层位移的大型采矿相似模拟实验装置，其中：

在沿所述模拟架的长度方向上，布置有多个所述渗透距测量仪，一端设置在所述模拟架左右方向的中心，从前至后总共设置有3排，排距为600mm，在竖直方向上，每排有4个，间距为150mm，位于最上部的所述渗透距测量仪距离所述含水层下方200mm处；