[发明专利]一种可透视相似模拟土工体内部的水下安全采矿实验装置

权利要求书

1.一种可透视相似模拟土工体内部的水下安全采矿实验装置，其特征在于：包括模拟架(1)和设置在其中的煤层(2)和其他多个岩层，在所述煤层(2)上方设置有含水层(3)，在所述含水层(3)中设置有含水层模拟系统，所述含水层模拟系统包括设置在前侧的第一进水管(310)和后侧的第二进水管(311)，所述第一进水管(310)和所述第二进水管(311)的一端封闭，另一端与智能控压水箱(312)相连，在所述第一进水管(310)上连接有多个第一喷水管(313)，在所述第二进水管(311)上连接有多个第二喷水管(314)，所述第一喷水管(313)和所述第二喷水管(314)交错分布在所述第一进水管(310)和所述第二进水管(311)之间，在所述第一喷水管(313)和所述第二喷水管(314)的左右两侧分别设置有一排喷水孔；

在所述煤层(2)的上方设置有三层光学钻孔窥视仪(4)，分别设置在所述煤层(2)上方300mm，600mm和900mm处。

2.根据权利要求1所述的可透视相似模拟土工体内部的水下安全采矿实验装置，其特征在于：在所述煤层(2)上方5H、10H和20H位置处分别设置包括多种裂隙的第一裂隙带、第二裂隙带和第三裂隙带，其中，H为所述煤层(2)的高度；

所述智能控压水箱(312)的控压区间为0-4MPa，压力最大控制精度为0.1MPa；

所述第一进水管(310)和所述第二进水管(311)的长度为5500mm，直径为15mm，所述第一喷水管(313)和所述第二喷水管(314)的长度为1500mm，直径为5mm，两侧均设置有15个直径为1mm的所述喷水孔，所述第一喷水管(313)和所述第二喷水管(314)的两端距离最近的所述喷水孔之间的间距为50mm，相邻的两个所述喷水孔之间的间距为100mm；

所述第一喷水管(313)的数量为9个，所述第二喷水管(314)的数量为10个，相邻的所述第一喷水管(313)和所述第二喷水管(314)之间的距离为250mm。

3.根据权利要求2所述的可透视相似模拟土工体内部的水下安全采矿实验装置，其特征在于：在所述模拟架(9)的底板的上部铺设有垫层，在所述含水层(3)的下部铺设隔水层(6)，其中：

所述隔水层(6)采用如下重量比的材料制备而成：中砂：重晶石粉：滑石粉：凡士林：硅油：水泥：水＝11.50：11.50：2.30：1.16：1.16：1：2；

所述含水层(3)采用如下重量比的材料制备而成：中砂：重晶石粉：滑石粉：凡士林：硅油：水泥：水＝11.50：11.50：2.30：1.75：0.58：1：2。

4.根据权利要求3所述的可透视相似模拟土工体内部的水下安全采矿实验装置，其特征在于：每层中包括3个所述光学钻孔窥视仪(4)，一个位于所述模拟架(1)长度方向的中间位置，两个在两侧，从下至上每层中相邻两个所述光学钻孔窥视仪(4)之间的距离分别为1200mm、800mm和400mm。

5.根据权利要求4所述的可透视相似模拟土工体内部的水下安全采矿实验装置，其特征在于：还包括自动抚平加压骨料的相似模拟装置，包括设置在所述模拟架(1)上方的支撑杆(502)，在所述支撑杆(502)上活动连接液压支柱(503)，所述液压支柱(503)能够沿所述支撑杆(502)在左右方向上自由滑动，在所述液压支柱(503)的下端连接有抚平装置(504)或压实板(505)，所述抚平装置(504)通过旋转轴(506)固定在所述液压支柱(503)的下端，所述抚平装置(504)包括旋转杆(516)和固定在其下端的抚平轮(517)，所述抚平轮(517)由多个弧形的钢制杆体构成，所述旋转轴(506)包括从上至下依次连接的第一支柱卡槽(507)、旋转电机(508)和从动轴(509)，所述旋转轴(506)还包括传动杆(510)，所述传动杆(510)的上端设置在所述旋转电机(508)的中部，下端设置在所述从动轴(509)的底部。