一種模擬采空區(qū)開采的方法及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采空區(qū)的模擬開采實(shí)驗(yàn)，具體地說，是一種模擬采空區(qū)開采的方法及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]采空區(qū)是由人為挖掘或者天然地質(zhì)運(yùn)動(dòng)在地表下面產(chǎn)生的“空洞”，采空區(qū)的存在使得礦山的安全生產(chǎn)面臨很大的安全問題，人員與機(jī)械設(shè)備都可能掉入采空區(qū)內(nèi)部受到傷害。在采空區(qū)上建筑時(shí)，有時(shí)僅采用地面各種保護(hù)措施難以保證地面建筑物的安全，所以，模擬采空區(qū)的開采方法就顯得尤為重要?，F(xiàn)有技術(shù)中，采空區(qū)物理模擬實(shí)驗(yàn)中，模擬采空區(qū)開挖的方法主要包括兩種，一種是鐵盒-拉出法，該方法的缺點(diǎn)是:由于上覆巖層的壓力，導(dǎo)致鐵盒往往很難拉出，實(shí)驗(yàn)效果欠佳；另一種是石蠟-電阻燒融法，該方法的缺點(diǎn)是:燒融所需時(shí)間長(zhǎng)，不僅影響生態(tài)環(huán)境；而且，并不能得到良好的實(shí)驗(yàn)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種實(shí)現(xiàn)方便、實(shí)驗(yàn)效果良好的模擬采空區(qū)開采的方法。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種模擬采空區(qū)開采的方法，包括以下步驟:
(1)根據(jù)待模擬采空區(qū)尺寸布置若干膠管并平鋪，膠管長(zhǎng)度、數(shù)量、半徑根據(jù)采空區(qū)的尺寸確定；
(2)每根膠管內(nèi)注滿填充物，膠管兩端端部打結(jié)并用鋼絲纏繞打結(jié)處；
(3)在平鋪且注滿填充物的膠管上覆巖層，且所有膠管的一段端部裸露在上覆巖層外；膠管的物理性質(zhì)及力學(xué)強(qiáng)度是主要是由其填充物的種類及顆粒級(jí)配來決定的；
(4)剪斷膠管裸露在上覆巖層外的一端端部；
(5)采用空心管道從膠管剪斷的端部插入膠管中，使得膠管內(nèi)的填充物通過空心管道流出；填充物包括，細(xì)沙，泡沫小球，石膏粉等；根據(jù)采空區(qū)模擬實(shí)際需要的力學(xué)性質(zhì)來選擇填充物種類及其顆粒級(jí)配，可以選擇一種或是多種混合；
(6)重復(fù)執(zhí)行步驟(5)，即可模擬采空區(qū)開采。
[0005]優(yōu)選的，所述膠管注滿可流動(dòng)填充物質(zhì)后的抗壓強(qiáng)度為0.5-20 mpa。
[0006]進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了實(shí)現(xiàn)上述的一種模擬采空區(qū)開采的方法的裝置，包括具有凹坑的主體若干平鋪設(shè)置于所述凹坑內(nèi)的膠管，所述膠管內(nèi)注滿可流動(dòng)填充物質(zhì)且兩端端部打結(jié)并用鋼絲纏繞打結(jié)處，在所述膠管上部上覆巖層，以及在模擬實(shí)驗(yàn)中用于插入所述膠管內(nèi)放填充物的空心管道；所有所述膠管平鋪設(shè)置后填滿所述主體的凹坑。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明利用注滿細(xì)可流動(dòng)填充物質(zhì)的膠管填滿凹坑模擬采空區(qū)，膠管上覆巖層，然后通過空心管道對(duì)膠管進(jìn)行放可流動(dòng)填充物質(zhì)，其模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單、方便，并且實(shí)驗(yàn)效果良好，有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)中鐵盒-拉出法由于上覆巖層的壓力，導(dǎo)致鐵盒往往很難拉出，實(shí)驗(yàn)效果欠佳，以及石蠟-電阻燒融法燒融所需時(shí)間長(zhǎng)，不僅影響生態(tài)環(huán)境，而且，并不能得到良好的實(shí)驗(yàn)效果的缺陷。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的局部示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]其中，附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)的名稱如下:1-主體，2-膠管，3-巖層。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。
實(shí)施例
[0012]本實(shí)施例提供了一種模擬采空區(qū)開采的方法，該模擬采空區(qū)開采的方法設(shè)計(jì)原理是:采用注滿細(xì)可流動(dòng)填充物質(zhì)的膠管填充凹坑，上覆巖層，然后對(duì)膠管進(jìn)行放可流動(dòng)填充物質(zhì)，以此模擬采空區(qū)的開采。
[0013]本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)模擬采空區(qū)開采的硬件如下:具有凹坑的主體，其為膠管提供設(shè)置安裝位置；膠管，若干根，每根膠管內(nèi)注滿細(xì)可流動(dòng)填充物質(zhì)，膠管的數(shù)量、半徑等規(guī)格根據(jù)凹坑的大小確定，而凹坑的大小又根據(jù)模擬的采空區(qū)尺寸確定，膠管兩端打結(jié)；鋼絲或鐵絲，用于纏繞膠管兩端的打結(jié)處，用于對(duì)兩端緊固密封；空心管道，用于插入膠管內(nèi)放可流動(dòng)填充物質(zhì)，空心管道的外徑小于膠管的內(nèi)徑；巖層，覆蓋于膠管的上部，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行制作。
[0014]基于上述，本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方法如下:
(1)根據(jù)待模擬采空區(qū)尺寸布置若干膠管并平鋪，膠管長(zhǎng)度、數(shù)量、半徑根據(jù)采空區(qū)的尺寸確定；
(2)每根膠管內(nèi)注滿細(xì)沙質(zhì)，膠管兩端端部打結(jié)并用鋼絲纏繞打結(jié)處；
(3)在平鋪且注滿細(xì)沙的膠管上覆巖層，且所有膠管的一段端部裸露在上覆巖層外；
(4)剪斷膠管裸露在上覆巖層外的一端端部；
(5)采用空心管道從膠管剪斷的端部插入膠管中，使得膠管內(nèi)的可流動(dòng)填充物質(zhì)通過空心管道流出；
(6)重復(fù)執(zhí)行步驟(5)，即可模擬采空區(qū)開采。
[0015]本發(fā)明采用膠管配合空心管道放細(xì)沙實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)的模擬，上覆巖層的壓力并不影響正常的放沙動(dòng)作，從而有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)中鐵盒-拉出法由于上覆巖層的壓力，導(dǎo)致鐵盒往往很難拉出，實(shí)驗(yàn)效果欠佳的問題；另一方面，空心管道放可流動(dòng)填充物質(zhì)實(shí)現(xiàn)方便、操作簡(jiǎn)單，且響應(yīng)及時(shí)，從而克服了石蠟-電阻燒融法燒融所需時(shí)間長(zhǎng)，不僅影響生態(tài)環(huán)境，而且，并不能得到良好的實(shí)驗(yàn)效果的缺陷。
[0016]按照上述實(shí)施例，便可很好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。值得說明的是，基于上述設(shè)計(jì)原理的前提下，為解決同樣的技術(shù)問題，即使在本發(fā)明所公開的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上做出的一些無實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)或潤(rùn)色，所采用的技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)仍然與本發(fā)明一樣，故其也應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模擬采空區(qū)開采的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)根據(jù)待模擬采空區(qū)尺寸布置若干膠管并平鋪，膠管長(zhǎng)度、數(shù)量、半徑根據(jù)采空區(qū)的尺寸確定；膠管尺寸由需模擬的采空區(qū)的大小來確定，確定方法如下: 膠管直徑等于需模擬的采空區(qū)高度，采空區(qū)面積S=R*L*N、其中、R為膠管直徑，L為膠管長(zhǎng)度，N為平鋪膠管的根數(shù)； (2)每根膠管內(nèi)注滿可流動(dòng)填充物質(zhì)，膠管兩端端部打結(jié)并在打結(jié)處緊固密封； (3)在平鋪且注滿填充物的膠管上覆巖層，且所有膠管的一段端部裸露在上覆巖層外； (4)剪斷膠管裸露在上覆巖層外的一端端部； (5)采用空心管道從膠管剪斷的端部插入膠管中，使得膠管內(nèi)的填充物通過空心管道流出； (6)重復(fù)執(zhí)行步驟(5)，即可模擬采空區(qū)開采。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬采空區(qū)開采的方法，其特征在于，所述可流動(dòng)填充物質(zhì)包括沙、泡沫小球、石膏粉中的任意一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模擬采空區(qū)開采的方法，其特征在于，所述膠管注滿可流動(dòng)填充物質(zhì)后的抗壓強(qiáng)度為0.5-20 mpa。
4.實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種模擬采空區(qū)開采的方法的裝置，其特征在于，包括具有凹坑的主體(1)，若干平鋪設(shè)置于所述凹坑內(nèi)的膠管(2)，所述膠管內(nèi)注滿填充物且兩端端部打結(jié)并用鋼絲纏繞打結(jié)處，在所述膠管上部上覆巖層(3)，以及在模擬實(shí)驗(yàn)中用于插入所述膠管內(nèi)放可流動(dòng)填充物質(zhì)的空心管道；所有所述膠管平鋪設(shè)置后填滿所述主體的凹坑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)現(xiàn)一種模擬采空區(qū)開采的方法的裝置，其特征在于，所述可流動(dòng)填充物質(zhì)包括沙、泡沫小球、石膏粉中的任意一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種模擬采空區(qū)開采的方法，其特征在于，所述膠管注滿可流動(dòng)填充物質(zhì)后的抗壓強(qiáng)度為0.5-20 mpa。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模擬采空區(qū)開采的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中鐵盒-拉出法和石蠟-電阻燒融法實(shí)現(xiàn)困難、實(shí)驗(yàn)效果欠佳的問題。該模擬采空區(qū)開采的方法包括以下步驟：（1）根據(jù)待模擬采空區(qū)尺寸布置若干膠管并平鋪；（2）每根膠管內(nèi)注滿可流動(dòng)填充物質(zhì)，膠管兩端端部打結(jié)并用鋼絲纏繞打結(jié)處；（3）在平鋪且注滿可流動(dòng)填充物質(zhì)的膠管上覆巖層，且所有膠管的一段端部裸露在上覆巖層外；（4）剪斷膠管裸露在上覆巖層外的一端端部；（5）采用空心管道從膠管剪斷的端部插入膠管中，使得膠管內(nèi)的可流動(dòng)填充物質(zhì)通過空心管道流出；（6）重復(fù)執(zhí)行步驟（5），即可模擬采空區(qū)開采。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方便、簡(jiǎn)單，且實(shí)驗(yàn)效果良好，適合大范圍的推廣應(yīng)用。
【IPC分類】G01N33-24
【公開號(hào)】CN104614505
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510068749
【發(fā)明人】趙建軍, 譚盛宇, 蘭志勇, 巨能攀, 黃潤(rùn)秋
【申請(qǐng)人】成都理工大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年2月10日