[实用新型]防水煤柱留设试验模型

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种试验模型，尤其涉及一种固液耦合模式下防水煤柱留设试验模型。 

背景技术

目前在采煤过程中经常遇到，由于地下水的渗出导致煤矿突水事故的发生，不仅造成财产的破坏，而且对采煤人员的生命造成极大的威胁。因此需要对由于渗水而导致煤矿突水事故发生的原因进行试验和研究。现有的试验模型虽能对由于渗水而导致煤矿坍塌事故进行预先警示，但观察效果不直观，试验及教学形象效果较差。 

实用新型内容

为了解决上述问题中的不足之处，本实用新型提供了一种防水煤柱留设试验模型。 

为了解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种防水煤柱留设试验模型，包括模型架，它还包括注水管、液压千斤顶、含水灰岩、断层带、断层保护煤柱、边界煤柱、出水管、塑料水包；模型架的上边界上设置有七个液压千斤顶；含水灰岩在靠近断层带的一侧设置有两个出水管，另一侧有一个注水管；塑料水包位于含水灰岩内。 

使用本实用新型在整个试验过程中，可以观察到塑料水包中的水在煤层开采到什么位置时开始溢出，还可以观察到流出的水在煤层开采到哪个位置时开始侵入煤柱底板以及工作面，进而可以确定防水煤柱留设的宽度。采用本实用 新型的试验非常形象直观的模拟出现场煤层开采时灰岩中的水的运动情况而且将试验中抽象的力学计算问题转化为一种形象的物理动画试验，非常适用于做试验研究和教学。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。 

图1为本实用新型的结构示意图。 

图2为本实用新型的含水灰岩靠近断层带的一端截面结构示意图。 

图3为本实用新型的塑料水包放置示意图。 

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型主要由模型架1、注水管2、液压千斤顶3、含水灰岩4、断层带5、断层保护煤柱6、边界煤柱7、出水管8、塑料水包9组成。模型架1上边界上设置有七个液压千斤顶3。含水灰岩在靠近断层带的一侧设置有两个出水管8，另一侧有一个注水管2。塑料水包9位于含水灰岩4内。 

本实用新型在平面应变模型架上进行，模型体尺寸：长×宽×高＝3.0m×0.4m×2.0m。模型上边界用7个液压千斤顶加压来实现垂直应力补偿；模型模拟的开采顺序如图1所示。模型采用石膏、砂类等模拟采场围岩，以砂子作骨料，以石膏、碳酸钙为粘结材料，分层铺设构成。对断层带的岩体进行了弱化，目的是反映出断层的性质。 

试验时，随着工作面的推进(图中箭头的方向为工作面的推动方向)，煤层底板出现不同程度的变形和破坏，断层带岩体也发生变形和破坏现象。当岩体水平位移和垂直位移变化加大时，断层带下盘的含水灰岩层岩体开始产生裂隙。当煤层开采接近断层时，保护煤柱下方的底板造到严重的破坏，隔水性减弱，煤层开采引起覆岩的断裂破坏和移动，使原来平衡的应力状态被打破，形 成很大的压力差，这样灰岩中的水就可能顺着断层破碎带、煤层破碎的底板到达工作面，引起突水事故。 

本实用新型是模拟在煤层开采条件下，断层带岩体的变化情况和断层下盘含水灰岩在采动影响下突水的可能性，为确定回采时合理留设断层保护煤柱提供依据。 

本试验模型与现有的试验模型不同的地方是在相似模拟试验中考虑了灰岩中的水压对断层的影响。在工作面开采过程中，灰岩中的水受到的压力是不断变化的，它对断层的影响也在不断的变化。本试验根据这种思想在模拟的含水灰岩中放入一个塑料水包，在靠近断层带一侧有两个出水管，另一侧有一个注水管，可以控制塑料水包中水的压力。当施加足够大的压力时，塑料水包中的水就会从出水管中流出，顺着用模拟材料做的断层带、底板到达模拟的保护煤柱及工作面。本实用新型其方法先进、简便、实用，具有创新性和一定的实用价值及参考意义。