一種礦井透水漫延過程模擬實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種礦井透水漫延過程模擬實驗裝置，包括透水源、透水觸發(fā)裝置、立體化透水漫延巷道和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，透水源由一個高位水槽提供，該高位水槽的水槽底板安設(shè)在一個由鋼支架支撐的可調(diào)整高度的平臺上；透水觸發(fā)裝置由兩道串聯(lián)的抽拉門構(gòu)成；立體化透水漫延巷道使用透明有機玻璃搭建，布置有水平巷道、傾斜巷道、交叉巷道、分岔巷道和風(fēng)門；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括CCD攝像機、圖像采集卡、數(shù)據(jù)傳輸電纜線和計算機。該裝置可以模擬分析透水量、透水速度、巷道斷面參數(shù)、巷道布置方式等因素對透水漫延的影響，并量化其影響程度，為礦井防治水提供技術(shù)支持。
【專利說明】一種礦井透水漫延過程模擬實驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及礦井防治水工程【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種礦井透水漫延過程模擬實驗裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，礦井透水事故的危害一直比較嚴(yán)重，特別是近年來隨著開采深度、強度、速度、規(guī)模的增加和擴大，礦井透水水害日益嚴(yán)重，已成為僅次于瓦斯的第二大災(zāi)害。據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局政府網(wǎng)站事故統(tǒng)計，2000年至2013年間，我國礦井透水事故多達605起，遍布全國多個省區(qū)，死亡多達3605人，同時也給國家、煤炭企業(yè)造成了重大的經(jīng)濟損失和嚴(yán)重的環(huán)境破壞，由此可見，開展礦井防治水研究工作具有重要的意義。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，大量的實驗研究工作集中于礦井巖體裂隙演化與突水通道形成機理和采動巖體應(yīng)力與滲流變化規(guī)律方面，對礦井透水后水流的動力學(xué)特征及漫延流動規(guī)律研究較少，然而礦井透水后水流漫延流動狀況對透水事故嚴(yán)重性具有非常直接的影響。礦井透水后水流的時空分布及動力學(xué)特征，對準(zhǔn)確評估井下工作人員、礦井設(shè)施及設(shè)備所面臨的危害、制定避災(zāi)路線和合理配置應(yīng)急救援資源非常重要。因此，建立一套礦井透水漫延過程模擬實驗平臺，研究分析透水量、透水速度、巷道斷面參數(shù)、巷道布置方式等因素對透水漫延路徑及透水水流動力學(xué)特征的影響，并量化其影響程度，對礦井防治水具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種礦井透水漫延過程模擬實驗裝置，該裝置可以模擬分析透水量、透水速度、巷道斷面參數(shù)、巷道布置方式等因素對透水漫延的影響，并量化其影響程度，為礦井防治水提供技術(shù)支持。
[0005]一種礦井透水漫延過程模擬實驗裝置，所述裝置包括透水源、透水觸發(fā)裝置、立體化透水漫延巷道和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中:
[0006]所述透水源由一個高位水槽提供，該高位水槽的水槽邊壁和底板均為透明有機玻璃，使用玻璃結(jié)構(gòu)膠密封固定，水槽底板安設(shè)在一個由鋼支架支撐的可調(diào)整高度的平臺上，水槽邊壁留有出水孔，通過軟管連接到巷道透水處，并在所述軟管上安裝有節(jié)流閥；
[0007]所述透水觸發(fā)裝置由兩道串聯(lián)的抽拉門構(gòu)成，設(shè)立在巷道透水處，其中一個抽拉門為剛性塑料板，另一個抽拉門上打造有多個圓孔；在巷道邊壁內(nèi)側(cè)布設(shè)卡槽和上端安設(shè)卡殼，且在抽拉門邊緣鍍有鋁箔并涂加黃油，抽拉門上端安裝把手并配以鋼絲繩用以提升抽拉門；
[0008]所述立體化透水漫延巷道使用透明有機玻璃搭建,布置有水平巷道、傾斜巷道、交叉巷道、分岔巷道和風(fēng)門，且所述風(fēng)門用玻璃結(jié)構(gòu)膠固定在巷道壁上；
[0009]所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括CCD攝像機、圖像采集卡、數(shù)據(jù)傳輸電纜線和計算機；其中，四組CXD攝像機沿透水路徑拼接布置，另外一組CXD攝像機與上述四組CXD攝像機垂直布置。
[0010]在所述立體化透水漫延巷道的各巷道中布設(shè)有易漂浮于水流中的示蹤漂浮物。
[0011]所述裝置還包括透水水流回收再利用裝置，該透水水流回收再利用裝置包括一個矩形水箱，使用該矩形水箱收集透水水流，并配備有水泵抽回高水槽，且在高水槽回水管上安裝有電磁流量計。
[0012]由上述本實用新型提供的技術(shù)方案可以看出，該裝置可以模擬分析透水量、透水速度、巷道斷面參數(shù)、巷道布置方式等因素對透水漫延的影響，并量化其影響程度，為礦井防治水提供技術(shù)支持。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0014]圖1為本實用新型所提供礦井透水漫延過程模擬實驗裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實用新型所提供的實驗裝置中一個抽拉門的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本實用新型所提供的實驗裝置中另一個抽拉門的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為本實用新型所提供的實驗裝置中傾斜巷道剖面(C-C剖面)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。
[0019]本實用新型所提供的模擬實驗裝置以一個可調(diào)節(jié)水壓的高位水槽為透水源，并配備兩道抽拉門組合進行透水觸發(fā)，可以較好地實現(xiàn)不同透水量和透水速度的透水場景，便于實驗分析多種透水漫延情景和透水水流動力學(xué)特征；同時建立帶有水平巷道、傾斜巷道、交叉巷道、分岔巷道和風(fēng)門的立體化巷道模型，并采用無干擾的圖像測速技術(shù)，可以較全面地模擬分析透水量、透水速度、巷道斷面參數(shù)、巷道布置方式等因素對透水漫延的影響，從而獲得典型的礦井透水水流動力學(xué)特征和透水漫延規(guī)律，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施例作進一步地詳細描述，如圖1所示為本實用新型所提供礦井透水漫延過程模擬實驗裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖，所述裝置主要包括透水源、透水觸發(fā)裝置、立體化透水漫延巷道和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中:
[0020]所述透水源由一個高位水槽11提供，該高位水槽11的水槽邊壁和底板均為透明有機玻璃，使用玻璃結(jié)構(gòu)膠密封固定，水槽底板安設(shè)在一個由鋼支架支撐的可調(diào)整高度的平臺上，可實現(xiàn)不同水壓的透水，水槽邊壁留有出水孔，通過軟管12連接到巷道透水處，并在軟管上安裝節(jié)流閥13控制水槽出水流量；
[0021]所述透水觸發(fā)裝置由兩道串聯(lián)的抽拉門構(gòu)成，設(shè)立在巷道透水處，一個抽拉門為剛性塑料板02，如圖2為一個抽拉門的結(jié)構(gòu)示意圖；另一個抽拉門03上打造有多個圓孔，如圖3為另一個抽拉門的結(jié)構(gòu)示意圖，在巷道邊壁內(nèi)側(cè)布設(shè)卡槽和上端安設(shè)卡殼，以保證抽拉門提升和下閉時處于豎直方向，抽拉門邊緣鍍有鋁箔并涂加黃油，以增強抽拉門與巷道邊壁內(nèi)側(cè)卡殼的密封性，抽拉門上端安裝把手并配以鋼絲繩用以提升抽拉門，以不同的提升高度組合和提升速度控制兩個抽拉門的開合大小及快慢，可以模擬不同位置、不同透水量和透水速度的透水場景；
[0022]所述立體化透水漫延巷道04使用透明有機玻璃搭建，布置有水平巷道41、交叉巷道42、傾斜巷道43、分岔巷道44和風(fēng)門45，傾斜巷道剖面結(jié)構(gòu)如圖4所示，風(fēng)門45用玻璃結(jié)構(gòu)膠固定在巷道壁上，通過風(fēng)門45的開合可以模擬多種漫延路徑；具體實現(xiàn)中，在所述立體化透水漫延巷道04的各巷道中布設(shè)有易漂浮于水流中的示蹤漂浮物，便于對多種透水漫延路徑和水流速度進行實驗分析；
[0023]所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)05包括CXD攝像機51、圖像采集卡52、數(shù)據(jù)傳輸電纜線53和計算機54 ;其中，四組CCD攝像機沿透水路徑拼接布置，統(tǒng)一標(biāo)定后可以獲得較大區(qū)域的透水水流運動軌跡，另外一組CXD攝像機與上述四組CXD攝像機垂直布置，主要記錄透水水流下游運動軌跡。
[0024]另外，為增強攝像清晰度，在巷道另一側(cè)布置兩個直射燈55，采用該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)05可以無干擾地獲取瞬時的礦井透水三維流動信息，具體來說:
[0025]該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)05使用一^^六路圖像采集卡52實現(xiàn)五組CXD攝像機同步采樣，采用數(shù)據(jù)傳輸電纜線53將攝像機記錄圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C54內(nèi)存進行存儲，并進一步運用數(shù)字圖像處理技術(shù)較全面地模擬分析透水量、透水速度、巷道斷面參數(shù)、巷道布置方式等因素對透水漫延的影響，以獲得典型的礦井透水水流動力學(xué)特征和透水漫延規(guī)律。
[0026]另外，所述裝置還包括透水水流回收再利用裝置，該透水水流回收再利用裝置包括一個矩形水箱06，使用該矩形水箱06收集透水水流，并配備有水泵抽回高水槽，且在高水槽回水管上安裝有電磁流量計，用于監(jiān)測回水流量。
[0027]綜上所述，本實用新型所提供的裝置可以模擬分析透水量、透水速度、巷道斷面參數(shù)、巷道布置方式等因素對透水漫延的影響，并量化其影響程度，為礦井防治水提供技術(shù)支持。
[0028]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型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)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦井透水漫延過程模擬實驗裝置，其特征在于，所述裝置包括透水源、透水觸發(fā)裝置、立體化透水漫延巷道和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中: 所述透水源由一個高位水槽提供,該高位水槽的水槽邊壁和底板均為透明有機玻璃，使用玻璃結(jié)構(gòu)膠密封固定，水槽底板安設(shè)在一個由鋼支架支撐的可調(diào)整高度的平臺上，水槽邊壁留有出水孔，通過軟管連接到巷道透水處，并在所述軟管上安裝有節(jié)流閥； 所述透水觸發(fā)裝置由兩道串聯(lián)的抽拉門構(gòu)成，設(shè)立在巷道透水處，其中一個抽拉門為剛性塑料板，另一個抽拉門上打造有多個圓孔；在巷道邊壁內(nèi)側(cè)布設(shè)卡槽和上端安設(shè)卡殼，且在抽拉門邊緣鍍有鋁箔并涂加黃油，抽拉門上端安裝把手并配以鋼絲繩用以提升抽拉門； 所述立體化透水漫延巷道使用透明有機玻璃搭建,布置有水平巷道、傾斜巷道、交叉巷道、分岔巷道和風(fēng)門，且所述風(fēng)門用玻璃結(jié)構(gòu)膠固定在巷道壁上； 所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括CCD攝像機、圖像采集卡、數(shù)據(jù)傳輸電纜線和計算機；其中，四組CXD攝像機沿透水路徑拼接布置，另外一組CXD攝像機與上述四組CXD攝像機垂直布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述礦井透水漫延過程模擬實驗裝置，其特征在于， 在所述立體化透水漫延巷道的各巷道中布設(shè)有易漂浮于水流中的示蹤漂浮物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述礦井透水漫延過程模擬實驗裝置，其特征在于，所述裝置還包括透水水流回收再利用裝置，該透水水流回收再利用裝置包括一個矩形水箱，使用該矩形水箱收集透水水流，并配備有水泵抽回高水槽，且在高水槽回水管上安裝有電磁流量計。
【文檔編號】G01N15/08GK204128779SQ201420678748
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】吳建松, 秦躍平, 劉鵬, 童興, 宋懷濤, 楊元強 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)