本發(fā)明屬于一種試驗裝置，即礦井突水阻隔實驗裝置，用于驗證突水阻隔裝置的有效性。

背景技術(shù)：

掘進或采礦過程中大量地下水突然涌入礦山井巷的現(xiàn)象為礦井突水，礦井突水會在短時間內(nèi)淹井，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失，如2005年8月7日興寧市的大興煤礦的特別重大透水事故，造成121人死亡，直接經(jīng)濟損失4725萬元；2010年3月28日王家?guī)X礦發(fā)生透水事故，造成153人被困，115人獲救，另有38名礦工遇難；2015年1月30日淮北市的朱仙莊煤礦突水事故造成7人不幸遇難。

礦井水害災(zāi)害的防治的方針：預(yù)測預(yù)報，有疑必探，先治后掘；采用“防、堵、疏、排、截”綜合防治手段，即留設(shè)各類防隔水巖(礦)柱、注漿封堵有突水威脅的含水層、抽放疏水降低含水層水壓、完善礦井排水系統(tǒng)、截流地表水。但當發(fā)生突水災(zāi)害時，礦井生產(chǎn)系統(tǒng)相互貫通，突水水流沿著生產(chǎn)系統(tǒng)巷道流動，破壞或超過礦井排水能力時，則會導(dǎo)致人員傷亡和財產(chǎn)損失；需要一種隔水裝置能將突水水流限制在有限范圍內(nèi)，防止造成大部分或整個礦井被淹，減小突水災(zāi)害范圍。

針對礦井突水災(zāi)害發(fā)生的特點及目前突水災(zāi)害發(fā)生后的隔水設(shè)施、實驗裝置的局限性和不足之處，專利申請人設(shè)計了一種適用于礦井突水阻隔實驗裝置，用于驗證突水阻隔裝置的有效性，顯示突水阻隔裝置設(shè)計存在的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有礦井突水阻隔裝置及實驗設(shè)備設(shè)施的局限性和不足之處，本發(fā)明在于提供一種礦井突水阻隔實驗裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種礦井突水阻隔實驗裝置，由模擬地下水體裝置，模擬隔水巖柱，傳感器及數(shù)據(jù)采集裝置、試驗管道，突水阻隔裝置幾個部分組成。

模擬地下水體裝置，由水源箱、水源泵、水壓表、截止閥、水管、聚集壓力水水箱組成，由水源泵將水源箱內(nèi)的水供給聚集壓力水水箱，水壓表顯示水壓，截止閥防止壓力水逆流。

模擬隔水巖柱，由管道、法蘭、相似模擬材料、滲流計、位移傳感器、應(yīng)力傳感器組成，當聚集壓力水的壓力增加，滲流計、位移傳感器、應(yīng)力傳感器監(jiān)測模擬隔水巖柱的應(yīng)力、位移及滲流參數(shù)，當聚集壓力水的壓力超過模擬隔水巖柱的承載極限時，模擬隔水巖柱破壞實現(xiàn)突水模擬。

傳感器及數(shù)據(jù)采集裝置，由水壓計、流量計、流速計、數(shù)據(jù)采集裝置、計算機及軟件組成，在突水阻隔裝置的試驗管道兩端各安裝一組傳感器，每一組傳感器分別由水壓計、流量計、流速計組成，由數(shù)據(jù)采集裝置采集試驗數(shù)據(jù)，并存入計算機，軟件分析試驗數(shù)據(jù)。

試驗管道由鋼化玻璃制成，試驗管道由安裝有突水阻隔裝置試驗管道、突水未阻隔傳感器監(jiān)測段試驗管道、突水阻隔傳感器監(jiān)測段試驗管道三部分組成，試驗管道開口朝向回收水水箱。

突水阻隔裝置有兩種形式，一種為阻隔氣囊，另一種為防水門；氣囊阻隔裝置由災(zāi)害誘發(fā)器、氣囊、氣囊支架、充氣裝置、充水裝置組成；防水門由防水門體，誘發(fā)關(guān)門裝置。

一種礦井突水阻隔實驗裝置的操作步驟：

步驟一：設(shè)計突水阻隔試驗方案，包括突水壓力，阻隔裝置反應(yīng)時間，試驗采集參數(shù)。

步驟二：調(diào)試測試軟件，標定和安裝傳感器，測試數(shù)據(jù)采集裝置。

步驟三：安裝阻隔裝置在試驗管道上、當采用阻隔氣囊作為突水阻隔裝置時，需要安裝由災(zāi)害誘發(fā)器、氣囊、氣囊支架、充氣裝置、充水裝置，并進行調(diào)試；突水阻隔裝置試驗管道安裝到兩段監(jiān)測段試驗管道之間，并測試密封性；當采用防水門時，則將防水門及附屬裝置按設(shè)計要求安裝在突水阻隔裝置試驗管道內(nèi)。

步驟四：在試驗管道內(nèi)按照相似模擬材料試驗配比制作模擬隔水巖柱，并在相似模擬材料中埋設(shè)滲流計、位移傳感器、應(yīng)力傳感器，并將數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)采集裝置。

步驟五：安裝聚集壓力水水箱、模擬隔水巖柱管道、監(jiān)測段試驗管道、突水阻隔裝置試驗管道、回收水水箱，安裝攝像儀器。

步驟六：按照設(shè)計要求向聚集壓力水水箱充水，水壓逐漸升高，同時采集試驗數(shù)據(jù)，當聚集壓力水的壓力超過模擬隔水巖柱的承載極限時，模擬隔水巖柱破壞實現(xiàn)突水模擬。

步驟七：按照設(shè)計目的，分析突水阻隔裝置前后傳感器的數(shù)據(jù)及攝像獲得的圖像信息。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：

①驗證突水阻隔裝置的有效性；②查找突水阻隔裝置設(shè)計存在的缺陷。

附圖說明

圖1一種礦井突水氣囊阻隔實驗裝置示意圖。

圖2一種礦井突水的實驗裝置示意圖。

圖3一種礦井突水手動防水門阻隔實驗裝置示意圖。

圖4一種礦井突水自動防水門阻隔實驗裝置示意圖。

圖中：1-試驗管道 2-阻隔裝置試驗管道 3-模擬隔水巖柱 4-計算機 5-數(shù)據(jù)采集裝置 6-水壓計 7-流量計 8-流速計 9-阻隔裝置 10-試驗管道法蘭 11-水源箱 12-水源泵 13-水壓表 14-截止閥 15-水管 16-氧氣瓶 17-閥門 18-氣壓表 19-水箱 20-水泵 21-水壓表 22-截止閥 23-回收水水箱 24-聚集壓力水水箱

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。

一種礦井突水阻隔實驗裝置，由模擬地下水體裝置，模擬隔水巖柱(3)，傳感器(6、7、8)及數(shù)據(jù)采集裝置(5)、試驗管道(1)，突水阻隔裝置幾個部分組成。

模擬地下水體裝置，由水源箱(11)、水源泵(12)、水壓表(13)、截止閥(14)、水管(15)、聚集壓力水水箱(24)組成，由水源泵(12)將水源箱(11)內(nèi)的水供給聚集壓力水水箱(24)，水壓表(13)顯示水壓，截止閥(14)防止壓力水逆流。

模擬隔水巖柱(3)，由管道、法蘭、相似模擬材料、滲流計、位移傳感器、應(yīng)力傳感器組成，當聚集壓力水的壓力增加，滲流計、位移傳感器、應(yīng)力傳感器監(jiān)測模擬隔水巖柱(3)的應(yīng)力、位移及滲流參數(shù)，當聚集壓力水的壓力超過模擬隔水巖柱(3)的承載極限時，模擬隔水巖柱(3)破壞實現(xiàn)突水模擬。

傳感器(6、7、8)及數(shù)據(jù)采集裝置(5)，由水壓計(6)、流量計(7)、流速計(8)、數(shù)據(jù)采集裝置(5)、計算機(4)及軟件組成，在突水阻隔裝置(9)的試驗管道(1)兩端各安裝一組傳感器(6、7、8)，每一組傳感器(6、7、8)分別由水壓計(6)、流量計(7)、流速計(8)組成，由數(shù)據(jù)采集裝置(5)采集試驗數(shù)據(jù)，并存入計算機(4)，軟件分析試驗數(shù)據(jù)。

試驗管道(1)由鋼化玻璃制成，試驗管道(1)由安裝有突水阻隔裝置(9)試驗管道(1)、突水未阻隔傳感器監(jiān)測段試驗管道(1)、突水阻隔傳感器(6、7、8)監(jiān)測段試驗管道(1)三部分組成，試驗管道(1)開口朝向回收水水箱(23)。

突水阻隔裝置(9)有兩種形式，一種為阻隔氣囊，另一種為防水門；氣囊阻隔裝置由災(zāi)害誘發(fā)器、氣囊、氣囊支架、充氣裝置、充水裝置組成；防水門由防水門體，誘發(fā)關(guān)門裝置。

一種礦井突水氣囊阻隔實驗裝置的操作步驟：

步驟一：設(shè)計突水阻隔試驗方案，包括突水壓力，阻隔裝置(9)反應(yīng)時間，試驗采集參數(shù)。

步驟二：調(diào)試測試軟件，標定和安裝傳感器(6、7、8)，測試數(shù)據(jù)采集裝置(5)。

步驟三：安裝阻隔裝置(9)在試驗管道(1)上、采用阻隔氣囊作為突水阻隔裝置(9)時，需要安裝由災(zāi)害誘發(fā)器、氣囊、氣囊支架、充氣裝置、充水裝置，并進行調(diào)試；突水阻隔裝置試驗管道安裝到兩段監(jiān)測段試驗管道之間，并測試密封性。

步驟四：在試驗管道(1)內(nèi)按照相似模擬材料試驗配比制作模擬隔水巖柱(3)，并在相似模擬材料中埋設(shè)滲流計、位移傳感器、應(yīng)力傳感器，并將數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)采集裝置(5)。

步驟五：安裝聚集壓力水水箱(1)、模擬隔水巖柱試驗管道(1)、監(jiān)測段試驗管道(1)、突水阻隔裝置試驗管道(1)、回收水水箱(23)，安裝攝像儀器。

步驟六：按照設(shè)計要求向聚集壓力水水箱(1)充水，水壓逐漸升高，同時采集試驗數(shù)據(jù)，當聚集壓力水的壓力超過模擬隔水巖柱(3)的承載極限時，模擬隔水巖柱(3)破壞實現(xiàn)突水模擬。

步驟七：按照設(shè)計目的，分析突水阻隔裝置(9)前后傳感器的數(shù)據(jù)及攝像獲得的圖像信息。

一種礦井突水防水門阻隔實驗裝置的操作步驟：

步驟一：設(shè)計突水阻隔試驗方案，包括突水壓力，阻隔裝置(9)反應(yīng)時間，試驗采集參數(shù)。

步驟二：調(diào)試測試軟件，標定和安裝傳感器(6、7、8)，測試數(shù)據(jù)采集裝置(5)。

步驟三：安裝阻隔裝置(9)在試驗管道(1)上，采用防水門時，則將防水門及附屬裝置按設(shè)計要求安裝在突水阻隔裝置(9)試驗管道(1)內(nèi)。

步驟四：在試驗管道(1)內(nèi)按照相似模擬材料試驗配比制作模擬隔水巖柱(3)，并在相似模擬材料中埋設(shè)滲流計、位移傳感器、應(yīng)力傳感器，并將數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)采集裝置(5)。

步驟五：安裝聚集壓力水水箱(1)、模擬隔水巖柱試驗管道(1)、監(jiān)測段試驗管道(1)、突水阻隔裝置試驗管道(1)、回收水水箱(23)，安裝攝像儀器。

步驟六：按照設(shè)計要求向聚集壓力水水箱(1)充水，水壓逐漸升高，同時采集試驗數(shù)據(jù)，當聚集壓力水的壓力超過模擬隔水巖柱(3)的承載極限時，模擬隔水巖柱(3)破壞實現(xiàn)突水模擬。

步驟七：按照設(shè)計目的，分析突水阻隔裝置(9)前后傳感器的數(shù)據(jù)及攝像獲得的圖像信息。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)，可做一些變換，如試驗管道形式、阻隔裝置的結(jié)構(gòu)、材料、參數(shù)監(jiān)測手段等，都應(yīng)該作為侵犯本發(fā)明的保護范圍。因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)力要求書的保護范圍為準。