[发明专利]一种基于裂隙预制系统的安全采煤的模拟装置

说明书

本发明公开了一种基于裂隙预制系统的安全采煤的模拟装置，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(7)，所述含水层模拟系统(7)包括布置成矩形的进水管(701)和设置在所述矩形内部的多个条状喷水管(702)，在所述煤层(2)上方5H、10H和20H位置处分别设置包括多种裂隙的第一裂隙带、第二裂隙带和第三裂隙带，其中，H为所述煤层(2)的高度；所述裂隙采用裂隙预制装置制作而成，所述裂隙预制装置包括多个裂隙片(601)、裂隙片载体(609)和裂隙片固定盒。本发明的装置具有仿真度高和实验精度高的优点。

技术领域

本发明涉及本发明涉及矿山机械及教育领域，，特别是涉及一种基于裂隙预制系统的安全采煤的模拟装置。

背景技术

相似材料模拟是可许实验的一种，这是人们探讨和认识低压规律的途径之一，用与天然岩石物理力学性质相似的人工材料，按矿山实际原型，遵循一定比例缩小做成模型，然后在模型中开挖巷道模拟采场工作，观察模型的变形，唯一，破坏和岩层移动等情况，据以分析，推测原型中发生的情况，这种方法称为相似材料模拟方法。

在岩石中由于地质作用的影响而产生的裂缝。由于地壳运动而引起的裂隙，称为“构造裂隙”；由于风化作用而引起的裂隙，称为“风化裂隙”(属“次生裂隙”)；在火成岩冷凝过程中及沉积物固化成岩石的过程中产生的裂隙，称为“成岩裂隙”。研究岩石的裂隙对寻找矿产及水文地质、工程地质都具有重要的现实意义，在相似模拟试验中，预制裂隙对于高度还原实际生产情况有重要作用；

专利201610666831.1提供了一种长方体岩石试样三维断续贯通裂隙制作装置及方法，能够实现真实岩石试样的多方位三维调整，满足贯通裂隙的制作要求，与此同时，通过电动丝锯组件和裂隙宽度控制组件的配合，完成不同条数，不同倾角、不同宽度断续预制裂隙的制作；专利201410052815.4提供了一种随机裂隙岩石试样的制作方法，利用锡条和砂浆材料混合搅拌，保证了裂隙岩石大量随机裂隙的制作，便于调节裂隙的概率密度分布

目前对于三维相似模拟中的裂隙预制装置研究很少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于裂隙预制系统的安全采煤的模拟装置。

一种基于裂隙预制系统的安全采煤的模拟装置，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布置成矩形的进水管和设置在所述矩形内部的多个条状喷水管，所述多个条状喷水管平行设置，且所述条状喷水管的两端分别与所述进水管相连通，在所述条状喷水管的底部均匀设置有多个喷水孔，所述进水管与智能控压水箱相连；

在所述煤层上方5H、10H和20H位置处分别设置包括多种裂隙的第一裂隙带、第二裂隙带和第三裂隙带，其中，H为所述煤层的高度；

所述裂隙采用裂隙预制装置制作而成，所述裂隙预制装置包括多个裂隙片、裂隙片载体和裂隙片固定盒，所述裂隙片固定盒包括水平设置的固定杆，在所述固定杆上设置有多个通孔，在其中两个所述通孔处活动连接有滑道，所述滑道为中空管状结构，所述滑道和所述通孔之间采用角度固定扣连接，所述滑道的两端分别处在所述角度固定扣的上部和下部，且所述滑道能够以所述角度固定扣为轴在左右方向上自由旋转。

本发明所述的基于裂隙预制系统的安全采煤的模拟装置，其中，所述条状喷水管与所述矩形的宽度方向平行，所述条状喷水管和所述进水管的横截面均为直径为15mm的圆，所述矩形的长为5000mm，宽为1700mm，相邻两个所述条状喷水管之间的间距为100mm，所述喷水孔的直径为1mm，多个所述喷水孔之间的间距为100mm，所述智能控压水箱的压力范围为0-5MPa，最大控制精度为0.1MPa。

本发明所述的基于裂隙预制系统的安全采煤的模拟装置，其中，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；