[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

说明书

本发明公开了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，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)。本发明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具有透视岩体内部，结果精确可靠和成本低廉的优点。

技术领域

本发明涉及矿山机械及教育领域，特别是涉及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。

背景技术

由于采矿地质条件的复杂多变，采矿工程力学问题影响因素众多,而且各矿山的开采技术复杂多变,有些问题单凭计算机数值模拟还得不到令人满意的结果。并不能完整准确的反映具体条件与采矿过程中由于采动而引起的岩层运动，所以物理相似模拟实验凭借在反采动过程中岩层运动的准确可靠方面的优势，依然在采矿工程研究过程占据重要地位。

近几年来,相似材料模拟技术逐渐往大尺度和三维立体的方向发展，以规避边界效应等不足，因此，如何了解三维模拟材料内部的垮落情况是需要解决的问题，所以研究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是十分必要和迫切的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供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。

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，包括模拟架和设置在其中的煤层和其他多个岩层，在所述煤层上方设置有含水层，在所述含水层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和后侧的第二进水管，所述第一进水管和所述第二进水管的一端封闭，另一端与智能控压水箱相连，在所述第一进水管上连接有多个第一喷水管，在所述第二进水管上连接有多个第二喷水管，所述第一喷水管和所述第二喷水管交错分布在所述第一进水管和所述第二进水管之间，在所述第一喷水管和所述第二喷水管的左右两侧分别设置有一排喷水孔；

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

本发明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，其中，在所述煤层上方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为所述煤层的高度。

所述智能控压水箱的控压区间为0-4MPa，压力最大控制精度为0.1MPa；

所述第一进水管和所述第二进水管的长度为5500mm，直径为15mm，所述第一喷水管和所述第二喷水管的长度为1500mm，直径为5mm，两侧均设置有15个直径为1mm的所述喷水孔，所述第一喷水管和所述第二喷水管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；

所述第一喷水管的数量为9个，所述第二喷水管的数量为10个，相邻的所述第一喷水管和所述第二喷水管之间的距离为250mm。

本发明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，其中，在所述模拟架的底板的上部铺设有垫层，在所述含水层的下部铺设隔水层，其中：

所述隔水层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。