本實(shí)用新型屬于礦井水害防治技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種礦井巖質(zhì)溝道流水潰水量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

煤層在開采過程中，煤層頂板基巖發(fā)生垮落破壞，并伴隨裂隙向地表發(fā)展。一些煤層由于其自身埋藏深度淺，煤層開采形成的冒落帶、裂隙帶容易發(fā)育至地表，在一些溝谷地區(qū)，裂隙更易發(fā)育至地表形成貫通裂縫。同時(shí)，由于溝道利于流水匯集，容易在雨季形成規(guī)模較大的地表洪流，因此在開采工作面通過溝谷地區(qū)時(shí)，地表貫通裂縫易引起地表流水下灌，引起溝道流水潰入井下，造成突水事故的發(fā)生。

但是溝道流水潰入井下的潰水量受溝道的水力坡度、裂縫寬度、水流流量、流速等多種因素控制。而目前尚未有此類實(shí)驗(yàn)裝置或相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備見諸于世。因此急需一種能夠在準(zhǔn)確控制溝道水力坡度、裂縫寬度、流水流量、流速等不同條件下觀測流水潰水量的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，模擬研究巖質(zhì)溝道裂縫在不同影響因素下的潰水問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種礦井巖質(zhì)溝道流水潰水量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其設(shè)計(jì)新穎合理，可模擬實(shí)際礦井地表溝道中流水水力坡度、裂縫寬度、水流流量、流速對礦井地表溝道裂縫潰水量的影響，并適用于多種水力學(xué)測量與教學(xué)實(shí)驗(yàn)，便于推廣使用。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種礦井巖質(zhì)溝道流水潰水量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：包括蓄水裝置、與所述蓄水裝置連通且具有坡降的漏水水槽和與所述漏水水槽配合的主排水渠，所述蓄水裝置和所述主排水渠之間且位于所述漏水水槽的下側(cè)設(shè)置有多個(gè)輔助排水渠，所述漏水水槽的底部設(shè)置有多條張度可調(diào)且與多個(gè)輔助排水渠配合的裂縫，所述漏水水槽的兩端均設(shè)置有活動(dòng)擋板，所述漏水水槽上設(shè)置有用于測量所述漏水水槽水位的活動(dòng)測針和用于測量所述漏水水槽水流速度的畢托管，輔助排水渠末端位置安裝有三角量水堰，主排水渠末端位置安裝有矩形量水堰，輔助排水渠和主排水渠上均安裝有固定測針；所述蓄水裝置包括蓄水池、為蓄水池供水的供水管和設(shè)置在蓄水池內(nèi)且用于穩(wěn)定供水管出水的穩(wěn)水格柵，所述供水管的進(jìn)水端安裝有水泵。

上述的一種礦井巖質(zhì)溝道流水潰水量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：還包括回流池，所述回流池與輔助排水渠和主排水渠均連通，水泵設(shè)置在回流池內(nèi)。

上述的一種礦井巖質(zhì)溝道流水潰水量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述漏水水槽的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述漏水水槽的坡降各不相同。

上述的一種礦井巖質(zhì)溝道流水潰水量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述漏水水槽的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)所述漏水水槽分別為第一漏水水槽和第二漏水水槽，所述第一漏水水槽的坡降為5‰～8‰，第二漏水水槽的坡降為5％～8％。

上述的一種礦井巖質(zhì)溝道流水潰水量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述第一漏水水槽和第二漏水水槽的內(nèi)壁均通過附著粗顆粒砂石的方式進(jìn)行人工加糙。

上述的一種礦井巖質(zhì)溝道流水潰水量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述供水管上安裝有控制水量大小的閥門，閥門通過法蘭盤與供水管相連。

上述的一種礦井巖質(zhì)溝道流水潰水量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述蓄水池上開有梯形開口，蓄水池通過所述梯形開口與所述漏水水槽配合連接。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型的蓄水裝置通過在供水管上安裝水泵向蓄水池內(nèi)供水，動(dòng)力強(qiáng)，同時(shí)在蓄水池內(nèi)安裝有穩(wěn)定供水管出水的穩(wěn)水格柵減少出水的異常迸濺，為漏水水槽提供穩(wěn)定的潰水水源，便于推廣使用。

2、本實(shí)用新型通過設(shè)置多個(gè)具有坡降的漏水水槽，在漏水水槽底部設(shè)置有多個(gè)張度可調(diào)的裂縫，在供水管上安裝有水泵和閥門控制水流流量，在漏水水槽的兩端分別設(shè)置活動(dòng)擋板控制水流流速，在不同坡降條件下，測量裂縫寬度、水流流量和水流流速三個(gè)變量對溝道基巖裂縫潰水量的影響，控制裂縫寬度、水流流量和水流流速三個(gè)變量中兩個(gè)變量，改變第三個(gè)變量，分別確定某個(gè)變量對溝道基巖裂縫潰水量的影響，可靠穩(wěn)定，使用效果好。

3、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎合理，采用回流池將蓄水池、主排水渠和多個(gè)輔助排水渠連通，通過回流池為蓄水池供水，蓄水池經(jīng)漏水水槽流向主排水渠和多個(gè)輔助排水渠的水流流回至回流池，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，且該實(shí)驗(yàn)臺(tái)適用于多種水力學(xué)測量與教學(xué)實(shí)驗(yàn)，投入成本低。

綜上所述，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎合理，可模擬實(shí)際礦井地表溝道中流水水力坡度、裂縫寬度、水流流量、流速對礦井地表溝道裂縫潰水量的影響，并適用于多種水力學(xué)測量與教學(xué)實(shí)驗(yàn)，便于推廣使用。

下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型漏水水槽與輔助排水渠的安裝關(guān)系示意圖。

圖3為本實(shí)用新型蓄水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明:

1—蓄水池； 2—供水管； 3—法蘭盤；

4—閥門； 5—水泵； 6—回流池；

7—第一漏水水槽； 8—第二漏水水槽； 9—活動(dòng)擋板；

10—畢托管； 11—活動(dòng)測針； 12—裂縫；

13—固定測針； 14—輔助排水渠； 15—三角量水堰；

16—矩形量水堰； 17—主排水渠； 18—穩(wěn)水格柵。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型包括蓄水裝置、與所述蓄水裝置連通且具有坡降的漏水水槽和與所述漏水水槽配合的主排水渠17，所述蓄水裝置和所述主排水渠17之間且位于所述漏水水槽的下側(cè)設(shè)置有多個(gè)輔助排水渠14，所述漏水水槽的底部設(shè)置有多條張度可調(diào)且與多個(gè)輔助排水渠14配合的裂縫12，所述漏水水槽的兩端均設(shè)置有活動(dòng)擋板9，所述漏水水槽上設(shè)置有用于測量所述漏水水槽水位的活動(dòng)測針11和用于測量所述漏水水槽水流速度的畢托管10，輔助排水渠14末端位置安裝有三角量水堰15，主排水渠17末端位置安裝有矩形量水堰16，輔助排水渠14和主排水渠17上均安裝有固定測針13；所述蓄水裝置包括蓄水池1、為蓄水池1供水的供水管2和設(shè)置在蓄水池1內(nèi)且用于穩(wěn)定供水管2出水的穩(wěn)水格柵18，所述供水管2的進(jìn)水端安裝有水泵5。

本實(shí)施例中，供水管2采用水泵5將水引致至蓄水池1中，供水管2的出水通過穩(wěn)水格柵18使水流趨于穩(wěn)定。

本實(shí)施例中，所述漏水水槽的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述漏水水槽的坡降各不相同。

需要說明的是，所述漏水水槽的底部設(shè)置的裂縫12的數(shù)量與輔助排水渠14的數(shù)量相等，根據(jù)實(shí)際需求在蓄水池1上設(shè)置多個(gè)所述漏水水槽，多個(gè)所述漏水水槽的坡降各不相同，滿足不同的水力坡度對溝道裂縫潰水量的影響，每個(gè)所述漏水水槽的末端設(shè)置在主排水渠17上，每個(gè)所述漏水水槽的兩端均設(shè)置有活動(dòng)擋板9，兩個(gè)活動(dòng)擋板9中的一個(gè)活動(dòng)擋板9安裝在所述漏水水槽與蓄水池1連接位置處，兩個(gè)活動(dòng)擋板9中的另一個(gè)活動(dòng)擋板9安裝在所述漏水水槽的末端，兩個(gè)活動(dòng)擋板9均可上下調(diào)節(jié)，用于調(diào)節(jié)水流流速，滿足不同的流速要求。

如圖1所示，本實(shí)施例中，所述漏水水槽的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)所述漏水水槽分別為第一漏水水槽7和第二漏水水槽8，所述第一漏水水槽7的坡降為5‰～8‰，第二漏水水槽8的坡降為5％～8％。

實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，首先根據(jù)不同水力坡度選擇使用第一漏水水槽7或第二漏水水槽8，當(dāng)選擇第一漏水水槽7時(shí)，將第二漏水水槽8用安裝在第二漏水水槽8與蓄水池1連接位置處的活動(dòng)擋板9及玻璃膠密封；打開水泵5，調(diào)節(jié)閥門4大小，通過主排水渠17上的固定測針13讀取主排水渠17中的水位高差，確定水流流量，同時(shí)，為了測量第一漏水水槽7中的水深，可采用活動(dòng)測針11測量水位高度，為了測量第一漏水水槽7中的水流速度，可用畢托管10進(jìn)行測量；同理，當(dāng)選擇第二漏水水槽8時(shí)，將第一漏水水槽7用安裝在第一漏水水槽7與蓄水池1連接位置處的活動(dòng)擋板9及玻璃膠密封；實(shí)際使用中，也可采用可拆卸式的畢托管10和活動(dòng)測針11，當(dāng)選擇第一漏水水槽7時(shí)，將畢托管10和活動(dòng)測針11安裝在第一漏水水槽7上，當(dāng)選擇第二漏水水槽8時(shí)，將畢托管10和活動(dòng)測針11安裝在第二漏水水槽8上，減少成本。

本實(shí)施例中，所述漏水水槽的底部設(shè)置有三條裂縫12，每條裂縫12的正下方均設(shè)置有一個(gè)輔助排水渠14，每個(gè)所述漏水水槽上均安裝有用于測量該漏水水槽水位的活動(dòng)測針11和用于測量該漏水水槽水流流量的畢托管10，每個(gè)輔助排水渠14上均安裝有用于測量該輔助排水渠14水位的固定測針13和用于測量該輔助排水渠14水流流量的三角量水堰15，主排水渠17末端位置安裝有用于測量主排水渠17水位的固定測針13和用于測量主排水渠17水流流量的矩形量水堰16，實(shí)現(xiàn)水流水位與水流流量的實(shí)時(shí)測量。

通過改變每個(gè)裂縫12的張度測量其輔助排水渠14上水深，并計(jì)算該裂縫12潰水量，滿足不同的裂縫張度條件下對溝道基巖裂縫潰水量的測量。

如圖1所示，本實(shí)施例中，還包括回流池6，所述回流池6與輔助排水渠14和主排水渠17均連通，水泵5設(shè)置在回流池6內(nèi)。

本實(shí)施例中，采用回流池6將蓄水池1、主排水渠17和多個(gè)輔助排水渠14連通，通過回流池6為蓄水池1供水，蓄水池1經(jīng)漏水水槽流向主排水渠17和多個(gè)輔助排水渠14的水流流回至回流池6，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，節(jié)約能源。

本實(shí)施例中，所述第一漏水水槽7和第二漏水水槽8的內(nèi)壁均通過附著粗顆粒砂石的方式進(jìn)行人工加糙。

需要說明的是，明渠水流運(yùn)動(dòng)的流量取決于過水?dāng)嗝婷娣e、溝道的粗糙系數(shù)、水力半徑和水力坡度，根據(jù)實(shí)際情況采用人工加糙的方式?jīng)Q定溝道的粗糙系數(shù)，實(shí)際加工中，采用砂石與水泥混合，在水泥凝固之前用清水沖洗砂石與水泥混合面，使粗顆粒砂石突出增加漏水水槽的粗糙度。

如圖1和圖3所示，本實(shí)施例中，所述供水管2上安裝有控制水量大小的閥門4，閥門4通過法蘭盤3與供水管2相連。

本實(shí)施例中，采用水泵5與閥門4配合的方式，通過調(diào)節(jié)閥門4的開度確定供水的水流流量。

如圖3所示，本實(shí)施例中，所述蓄水池1上開有梯形開口，蓄水池1通過所述梯形開口與所述漏水水槽配合連接。

本實(shí)施例中，所述漏水水槽采用矩形斷面的漏水水槽，在矩形斷面的漏水水槽與蓄水池1連接位置處采用梯形開口，是為了減少水流的沖擊振蕩，有利于水流的穩(wěn)定。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。