專利名稱：礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦井突水規(guī)律實驗裝置，尤其涉及一種礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗 平臺。
背景技術(shù)：
礦井突水問題由于其特殊性，人們不可能在現(xiàn)場觀察到突水時的破壞過程。現(xiàn)有技 術(shù)中， 一般通過實驗室內(nèi)進行突水相似模擬試驗。 上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點
模型試驗基本上是采用平面應(yīng)力模型，不僅邊界條件很難滿足，而且在模擬水壓 時，都是利用其他力來代替，無法反映承壓水特點，也不能反映水的滲透沖刷性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺，該平臺能夠?qū)崟r監(jiān)測突 水過程中應(yīng)力場、應(yīng)變場和滲流場的變化情況。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 本發(fā)明的礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺，包括用于放置實驗材料的箱體，其特征在 于，所述箱體的底部設(shè)有多個進水口，所述進水口與水壓控制系統(tǒng)連接；
所述箱體的前壁設(shè)有開挖預(yù)窗口；所述箱體的側(cè)壁設(shè)有數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗 平臺，由于箱體的底部設(shè)有多個進水口，進水口與水壓控制系統(tǒng)連接；箱體的前壁設(shè)有 開挖預(yù)窗口；箱體的側(cè)壁設(shè)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。能夠?qū)崟r監(jiān)測突水過程中應(yīng)力場、應(yīng)變場 和滲流場的變化情況。


圖l為本發(fā)明礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺立面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺箱體底板進水口布置示意圖；圖4為本發(fā)明礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺箱體側(cè)面預(yù)留口布置示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺，其較佳的具體實施方式
如圖l、圖2所 示，包括用于放置實驗材料的箱體2。
根據(jù)需要，還可以包括底座l,箱體2設(shè)于底座1上，底座上設(shè)有反力架3，反力架3可 以用工字鋼9、連接螺栓10等制成。反力架3的頂梁上設(shè)有千斤頂4，千斤頂4能夠?qū)ο潴w2 內(nèi)的實驗材料加壓。具體實驗過程中，是否需要加壓，加壓多少，根據(jù)實驗要求確定。
如圖3所示，箱體2的底部設(shè)有多個進水U11，進水口11通過進水管道8與水壓控制系 統(tǒng)5連接；
箱體2的前壁設(shè)有開挖預(yù)窗口7;箱體2的側(cè)壁設(shè)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括 以下至少一個裝置應(yīng)力采集裝置61、視電阻率采集裝置62和孔隙水壓力采集裝置63， 還可以包括其它的數(shù)據(jù)采集裝置。
如圖4所示，箱體2的側(cè)壁設(shè)有進線孔12，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的傳感器或檢測電極等通過 進線孔12設(shè)置于箱體2內(nèi)。
本發(fā)明的礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺能夠模擬以下至少一種礦井狀況，并獲取 該狀況的實驗數(shù)據(jù)
礦井底板、頂板和地質(zhì)構(gòu)造突水； 模擬承壓水的滲流和沖刷作用； 按照相似比模擬承壓水的水壓和流量；
通過獲取試驗過程中視電阻率的變化，獲知煤層底板的破壞情況； 通過獲取試驗過程中孔隙水壓力的變化，獲知滲流場的變化情況。 其中的實驗材料為經(jīng)過配比試驗的相似材料。
下面對本發(fā)明的原理進行詳細(xì)的描述-
當(dāng)模擬礦井底板突水時，箱體內(nèi)按照計算好的相似比鋪設(shè)試驗材料，在煤層底板分 層鋪設(shè)電極、應(yīng)力傳感器和孔隙水壓力傳感器，將數(shù)據(jù)線通過如圖4所示的側(cè)面預(yù)留n引 出。通過圖3的箱體底板進水口向鋪設(shè)的試驗材料充水，當(dāng)含水層中的水達到飽和時，打 開箱體提前方的采煤預(yù)留口開挖，同時水壓控制系統(tǒng)按照預(yù)先計算得到的水壓力繼續(xù)進 水，開啟數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄試驗數(shù)據(jù)，直到底板發(fā)生突水，停止開挖，試驗結(jié)束。本發(fā)明的礦井突水規(guī)律的地質(zhì)力學(xué)試驗平臺，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可以有效地模擬礦井 突水規(guī)律，并且與其他試驗臺相比，本試驗臺有可以觀測工作面突水水量、觀測構(gòu)造的 視電阻率物征以及突水過程中的視電阻率特征和獲得多參數(shù)等技術(shù)特點。
該平臺能夠?qū)嵤┍O(jiān)測突水過程中應(yīng)力場、應(yīng)變場和滲流場的變化情況；可以實時監(jiān) 測工作面推進過程中應(yīng)力場、應(yīng)變場和滲流場的變化規(guī)律。將應(yīng)力傳感器、電極和孔隙 水壓力傳感器安裝在鋪設(shè)好的試驗平臺中，進行煤層開挖，在開挖過程中監(jiān)測應(yīng)力、視 電阻率、水量和孔隙水壓力變化，開挖直至突水發(fā)生結(jié)束，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)就可以測量采 動過程中應(yīng)力場、應(yīng)變場和滲流場的變化規(guī)律，從而得出礦井突水規(guī)律。得知礦井突水 規(guī)律，可以有效地實現(xiàn)礦井水害防治，保證礦井安全開采。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替 換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺，包括用于放置實驗材料的箱體，其特征在于，所述箱體的底部設(shè)有多個進水口，所述進水口與水壓控制系統(tǒng)連接；所述箱體的前壁設(shè)有開挖預(yù)窗口；所述箱體的側(cè)壁設(shè)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺，其特征在于，所述的數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)包括以下至少一個裝置應(yīng)力采集裝置、視電阻率采集裝置和孔隙水壓力采集裝置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺，其特征在于，所述箱體 的側(cè)壁設(shè)有進線孔，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的傳感器或檢測電極通過所述進線孔設(shè)置于所述 箱體內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺，其特征在于，包括底 座，所述箱體設(shè)于所述底座上，所述底座上設(shè)有反力架，所述反力架的頂梁上設(shè)有千斤 頂，所述千斤頂能夠?qū)λ鱿潴w內(nèi)的實驗材料加壓。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺，其特征在于， 該平臺能夠模擬以下至少一種礦井狀況，并獲取該狀況的實驗數(shù)據(jù)礦井底板、頂板和地質(zhì)構(gòu)造突水； 模擬承壓水的滲流和沖刷作用； 按照相似比模擬承壓水的水壓和流量；通過獲取試驗過程中視電阻率的變化，獲知煤層底板的破壞情況； 通過獲取試驗過程中孔隙水壓力的變化，獲知滲流場的變化情況。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的的礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺，其特征在于，所述的 實驗材料為經(jīng)過配比試驗的相似材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦井突水規(guī)律地質(zhì)力學(xué)試驗平臺，包括底座、箱體、反力架、加壓千斤頂、水壓控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。當(dāng)模擬礦井突水時，箱體內(nèi)按照計算好的相似比鋪設(shè)試驗材料，在煤層底板分層鋪設(shè)電極、應(yīng)力傳感器和孔隙水壓力傳感器，將數(shù)據(jù)線通過側(cè)面預(yù)留口引出。通過箱體底板進水口向鋪設(shè)的試驗材料充水，當(dāng)含水層中的水達到飽和時，打開箱體提前方的采煤預(yù)留口開挖，同時水壓控制系統(tǒng)按照預(yù)先計算得到的水壓力繼續(xù)進水，開啟數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄試驗數(shù)據(jù)，直到底板發(fā)生突水，停止開挖，試驗結(jié)束。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可以有效地模擬礦井突水規(guī)律，解決了目前室內(nèi)試驗無法模擬承壓水滲流和沖刷作用的問題。
文檔編號G01N3/12GK101576458SQ20091008685
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者徐高明, 李振華, 李見波, 楊勝利, 王家臣, 許延春 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)