專利名稱：礦井水滲流物理模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦井水滲流物理模擬裝置，屬礦井水滲流模擬裝置。尤其適用于 礦井突水環(huán)境的模擬，可實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井巷道迎頭、底板、頂板等的突水環(huán)境與突水量的物理模 擬，以及對(duì)地下水滲流過程中水力學(xué)參數(shù)與靜電場(chǎng)、溫度場(chǎng)變化的同步觀測(cè)。
背景技術(shù)：
煤礦生產(chǎn)過程中受到礦井水害的威脅，在巷道掘進(jìn)和工作面生產(chǎn)過程中往往會(huì)出 現(xiàn)礦井涌、突水，給礦井安全帶來嚴(yán)重的影響，所造成的人員生命財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失巨大。因 此開展礦井突水機(jī)理研究具有重要的理論和實(shí)踐意義。長(zhǎng)期以來對(duì)礦井突水機(jī)理研究大多 建立在現(xiàn)場(chǎng)的放水試驗(yàn)、力學(xué)數(shù)值模擬計(jì)算和電模擬等方面，而通過滲流實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行針 對(duì)性的物理模擬具有一定的難度，未能很好的開展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種礦井水滲流物理模擬裝置，對(duì)礦井涌、突水環(huán)境進(jìn)行物 理模擬。本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種礦井水滲流物理模擬裝置，其特征在于 包括支架，在支架上通過轉(zhuǎn)軸安裝有可繞轉(zhuǎn)軸進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)的模擬腔體；所述的模擬腔 體包括含水層腔體和與含水層腔體連通的突水量腔體，在含水層腔體和突水量腔體間裝設(shè) 有篩網(wǎng)封頭；在所述的含水層腔體外壁上沿軸向等距分布有四列電極孔和兩列傳感器安裝 孔，在含水層腔體的外側(cè)端部裝有帶進(jìn)水口的含水層腔端蓋；在所述的突水量腔體外壁上 沿軸向等距分布有兩列傳感器安裝孔，突水量腔體的外側(cè)端部安裝有帶有出水口的突水量 腔端蓋。上述技術(shù)方案是在長(zhǎng)期礦井水防治技術(shù)研究和數(shù)值模擬研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合了礦 井地球物理勘探的新進(jìn)展。對(duì)巷道及工作面突涌水環(huán)境進(jìn)行物理模擬，測(cè)試滲流過程的水 力學(xué)參數(shù)及地球物理場(chǎng)參數(shù)，并模擬分析滲流環(huán)境與突水條件、突水水量等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)， 為礦井水防治技術(shù)研究提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)指導(dǎo)。尤其是實(shí)現(xiàn)在靜、動(dòng)水力學(xué)條件下突水 水量的定量模擬。為礦井突水機(jī)理和突水水量的研究提供實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段，也適用于巖土工 程、地下工程等領(lǐng)域的防治水研究與工程。針對(duì)礦井防治水領(lǐng)域中的地下水動(dòng)力學(xué)、礦井地 球物理場(chǎng)、礦井水害防治具有重大研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明的有益效果是(1)裝置可進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，適用于礦井水滲流在巷道迎頭、頂板、底板三種突水 類型與突水量的收集；(2)能進(jìn)行微差壓、微水量的精確測(cè)量和滲流動(dòng)力學(xué)參數(shù)、地電場(chǎng)、聲場(chǎng)、溫度場(chǎng)實(shí) 時(shí)并行在線觀測(cè)模擬試驗(yàn)；(3)能進(jìn)行對(duì)礦井巷道迎頭的孔隙水、裂隙水、斷層水、老空水、巖溶水，對(duì)礦井工 作面底板巖溶裂隙水、斷層水、陷落柱水，對(duì)礦井工作面頂板淋水、突水、潰水等突水環(huán)境與
3突水量的物理模擬試驗(yàn)；(4)能實(shí)現(xiàn)不同固體介質(zhì)和關(guān)鍵層的突水特征模擬。


圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的支架與環(huán)形套卡連接示意圖。圖中1、含水層腔端蓋，2、電極孔，3、法蘭盤，4、傳感器安裝孔，5、含水層腔體，6、 篩網(wǎng)封頭，7、中腔體，8、環(huán)形套卡，9、突水量腔體，10、支架，11、螺栓，12、突水量腔端蓋，13、轉(zhuǎn)軸。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本發(fā)明的礦井水滲流物理模擬裝置主要由支架 10和安裝在支架10上的模擬腔體構(gòu)成。模擬腔體安裝在支架10上，可進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)；模 擬腔體包括含水層腔體5和與含水層腔體5連通的突水量腔體9，在含水層腔體5和突水量 腔體9間裝設(shè)有篩網(wǎng)封頭6 ；根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況含水層腔體5和突水量腔體9的長(zhǎng)度可連接多 個(gè)腔體組成，本實(shí)施例采用法蘭盤3連接。圖中的含水層腔體5和突水量腔體9各為2節(jié)， 用法蘭盤3和螺栓11連接。圖中的含水層腔體5和突水量腔體9各為2節(jié)，用法蘭盤3和 螺栓11連接。圖中的含水層腔體5和突水量腔體9用中腔體7連接在一起。篩網(wǎng)封頭6 安裝在中腔體7內(nèi)。中腔體7的外壁上設(shè)有將其抱緊的環(huán)形套卡8，環(huán)形套卡8的兩側(cè)分 別固定有轉(zhuǎn)軸13，轉(zhuǎn)軸13的另一端與支架10活動(dòng)連接，實(shí)現(xiàn)模擬腔體可繞轉(zhuǎn)軸進(jìn)行360° 旋轉(zhuǎn)。在所述的含水層腔體5外壁上沿軸向等距分布有四列電極孔2和兩列傳感器安裝孔 4，用于安裝溫度探頭、水壓力探頭、聲場(chǎng)探頭等數(shù)據(jù)采集裝置。在含水層腔體5的外側(cè)端部 裝有帶進(jìn)水口的含水層腔端蓋1 ；在所述的突水量腔體9外壁上沿軸向等距分布有兩列傳 感器安裝孔4，突水量腔體9的外側(cè)端部安裝有帶有出水口的突水量腔端蓋12。在每個(gè)電 極孔2的孔內(nèi)均裝設(shè)有連接電極的導(dǎo)電螺母。每個(gè)傳感器安裝孔4內(nèi)均裝有密封塞。上述含水層腔體5與中腔體7、中腔體7與突水量腔體9之間用法蘭連接。也可以 用其他方式連接，但不影響本發(fā)明的保護(hù)范圍上述模擬腔體360°旋轉(zhuǎn)，可模擬礦井水平巷道、傾斜巷道、立井等各種巷道工程 的水體滲流突變過程。
權(quán)利要求
1.一種礦井水滲流物理模擬裝置，其特征在于包括支架(10)，在支架(10)上通過轉(zhuǎn) 軸(π)安裝有可繞轉(zhuǎn)軸進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)的模擬腔體；所述的模擬腔體包括含水層腔體(5) 和與含水層腔體( 連通的突水量腔體(9)，在含水層腔體( 和突水量腔體(9)間裝設(shè)有 篩網(wǎng)封頭(6)；在所述的含水層腔體( 外壁上沿軸向等距分布有四列電極孔( 和兩列 傳感器安裝孔G)，在含水層腔體(5)的外側(cè)端部裝有帶進(jìn)水口的含水層腔端蓋(1)；在所 述的突水量腔體(9)外壁上沿軸向等距分布有兩列傳感器安裝孔，突水量腔體(9)的外 側(cè)端部安裝有帶有出水口的突水量腔端蓋(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井水滲流物理模擬裝置，其特征在于所述的模擬腔體的 含水層腔體( 和突水量腔體(9)之間連接有中腔體(7)，含水層腔體( 和突水量腔體 (9)用中腔體(7)連接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的礦井水滲流物理模擬裝置，其特征在于所述的篩網(wǎng)封 頭(6)安裝在中腔體(7)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的礦井水滲流物理模擬裝置，其特征在于所述的含水層 腔體(5)與中腔體(7)、中腔體(7)與突水量腔體(9)之間用法蘭連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的礦井水滲流物理模擬裝置，其特征在于在中腔體(7)的 外壁上裝有將其抱緊的環(huán)形套卡(8)，環(huán)形套卡(8)的兩側(cè)分別固定有轉(zhuǎn)軸(13)，轉(zhuǎn)軸(13) 的另一端與支架(10)活動(dòng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井水滲流物理模擬裝置，其特征在于在所述的每個(gè)電極 孔O)的孔內(nèi)均裝設(shè)有連接電極的導(dǎo)電螺母。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井水滲流物理模擬裝置，其特征在于在所述的每個(gè)傳感 器安裝孔內(nèi)均裝有密封塞。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦井水滲流物理模擬裝置，屬礦井水滲流模擬裝置。包括支架，在支架上通過轉(zhuǎn)軸安裝有可繞轉(zhuǎn)軸進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)的模擬腔體；所述的模擬腔體包括含水層腔體和與含水層腔體連通的突水量腔體，在含水層腔體和突水量腔體間裝設(shè)有篩網(wǎng)封頭；在所述的含水層腔體外壁上沿軸向等距分布有四列電極孔和兩列傳感器安裝孔，在含水層腔體的外側(cè)端部裝有帶進(jìn)水口的含水層腔端蓋；在所述的突水量腔體外壁上沿軸向等距分布有兩列傳感器安裝孔，突水量腔體的外側(cè)端部安裝有帶有出水口的突水量腔端蓋。通過在含水層腔體內(nèi)充填介質(zhì)模擬礦井水滲流。有益效果是結(jié)構(gòu)合理，操作方便，能實(shí)現(xiàn)不同固體介質(zhì)和關(guān)鍵層的突水特征模擬。
文檔編號(hào)G09B25/06GK102129810SQ201110034710
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者劉樹才, 劉盛東, 許進(jìn)鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)