[发明专利]煤矿陷落柱突水地质力学流固耦合试验装置有效

专利信息
申请号: 201410345227.X 申请日: 2014-07-18
公开(公告)号: CN104090087A 公开(公告)日: 2014-10-08
发明(设计)人: 武强;牛磊;李术才;刘守强;曾一凡 申请(专利权)人: 中国矿业大学(北京)
主分类号: G01N33/24 分类号: G01N33/24
代理公司: 北京凯特来知识产权代理有限公司 11260 代理人: 郑立明;赵镇勇
地址: 100083 北京市*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 煤矿 陷落 水地 力学 耦合 试验装置
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种地质力学试验技术,尤其涉及一种煤矿陷落柱突水地质力学流固耦合试验装置。

背景技术

岩溶陷落柱是华北型煤田中常见的一种地质构造,大多数陷落柱并不导水,但是极少数具有强导水性的陷落柱引起过重大的突水灾害。陷落柱突水具有突水量大,突水速度快,突出物量大等特点,对矿井安全有极大的威胁。

目前,陷落柱问题逐渐受到了工程人员和科技工作者的重视,我国学者开展了大量的模型试验研究工作,但也存在明显的弱点。

现有技术中的研究集中在陷落柱的形成机理和预测、治理方面,关于陷落柱突水机理尤其是滞后突水机理的研究不足,三维相似物理模拟试验更几乎空白,尤其是对于陷落柱的制作设备和工艺鲜有涉及。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以模拟巷道开挖或者开采面开采等其他因素影响下岩溶陷落柱施工过程力学和变形规律的煤矿陷落柱突水地质力学流固耦合试验装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

本发明的煤矿陷落柱突水地质力学流固耦合试验装置,包括试验台架和陷落柱模拟装置,所述试验台架为上部开口的箱型结构,其内部铺设若干层相似材料,所述相似材料中能开挖巷道或开采面;

所述陷落柱模拟装置包括上部和下部均开口的有机玻璃桶,所述有机玻璃桶的上口部位设有有机玻璃提升装置和硬塑料挡板,所述有机玻璃提升装置设有提升杆,所述提升杆连接有提升绳。

由上述本发明提供的技术方案可以看出,本发明实施例提供的煤矿陷落柱突水地质力学流固耦合试验装置,由于包括试验台架和陷落柱模拟装置,试验台架为上部开口的箱型结构,陷落柱模拟装置包括上部和下部均开口的有机玻璃桶,所述有机玻璃桶的上口部位设有有机玻璃提升装置和硬塑料挡板,有机玻璃提升装置设有提升杆,提升杆连接有提升绳,结构简单、模拟逼真,可用于模拟巷道开挖或者煤层开采等条件下的施工过程,采集突水先兆信息,研究施工过程中围岩力学、变形和陷落柱渗流规律,有利于实际工程的安全施工和灾害预警。

附图说明

图1为本发明实施例中陷落柱模拟装置的各部分示意图;

图2为本发明实施例中提升装置示意图;

图3为本发明实施例中组装完成后全断面导水陷落柱模拟装置示意图;

图4为本发明实施例中边缘导水陷落柱制作方法流程图;

图5为本发明实施例中边缘导水陷落柱制作过程第一循环示意图;

图6为本发明实施例中全断面导水陷落柱制作过程中间循环示意图;

图7为本发明实施例中边缘导水陷落柱制作过程最后循环示意图。

图中:

1.内层有机玻璃桶;2.内层有机玻璃提升装置;3.内层硬塑料挡板;4.提升杆;5.连接螺杆;6.外层有机玻璃桶;7.外层有机玻璃提升装置;8.外层硬塑料挡板;9.有机玻璃提升构件;10.压紧螺母;11.直提升杆;12.弯折提升杆;13.试验台架;14.相似材料;15.松散颗粒材料;16.提升绳。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的煤矿陷落柱突水地质力学流固耦合试验装置,其较佳的具体实施方式是:

包括试验台架和陷落柱模拟装置,所述试验台架为上部开口的箱型结构,其内部铺设若干层相似材料,所述相似材料中能开挖巷道或开采面;

所述陷落柱模拟装置包括上部和下部均开口的有机玻璃桶,所述有机玻璃桶的上口部位设有有机玻璃提升装置和硬塑料挡板,所述有机玻璃提升装置设有提升杆,所述提升杆连接有提升绳。

所述提升杆包括呈十字交叉设置的直提升杆和弯折提升杆,所述有机玻璃提升装置包括4个固定在所述有机玻璃桶的上口的有机玻璃提升构件,所述直提升杆和弯折提升杆穿过所述有机玻璃提升构件后用压紧螺母固定。

所述有机玻璃桶有一层或多层,多层有机玻璃桶之间通过连接螺杆连接。

该装置在进行全断面导水陷落柱试验时,所述陷落柱模拟装置选用一层有机玻璃桶,将所述陷落柱模拟装置置于所述试验台架的底部,在有机玻璃桶的外部填充非导水段的相似材料,在有机玻璃桶的内部填充导水段的松散颗粒状材料,提出所述有机玻璃桶后即在所述相似材料中制作成全断面导水陷落柱。

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