專利名稱：防水煤柱留設(shè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉 及一種試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，尤其涉及一種固液耦合模式下防水煤柱留設(shè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br> 背景技術(shù)：
目前在采煤過程中經(jīng)常遇到，由于地下水的滲出導(dǎo)致煤礦突水事故的發(fā)生，不僅造成財(cái)產(chǎn)的破壞，而且對(duì)采煤人員的生命造成極大的威脅。因此需要對(duì)由于滲水而導(dǎo)致煤礦突水事故發(fā)生的原因進(jìn)行試驗(yàn)和研究?，F(xiàn)有的試驗(yàn)?zāi)Ｐ碗m能對(duì)由于滲水而導(dǎo)致煤礦坍塌事故進(jìn)行預(yù)先警示，但觀察效果不直觀，試驗(yàn)及教學(xué)形象效果較差。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述問題中的不足之處，本實(shí)用新型提供了一種防水煤柱留設(shè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。為了解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種防水煤柱留設(shè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，包括模型架，它還包括注水管、液壓千斤頂、含水灰?guī)r、斷層帶、斷層保護(hù)煤柱、邊界煤柱、出水管、塑料水包；模型架的上邊界上設(shè)置有七個(gè)液壓千斤頂；含水灰?guī)r在靠近斷層帶的一側(cè)設(shè)置有兩個(gè)出水管，另一側(cè)有一個(gè)注水管；塑料水包位于含水灰?guī)r內(nèi)。使用本實(shí)用新型在整個(gè)試驗(yàn)過程中，可以觀察到塑料水包中的水在煤層開采到什么位置時(shí)開始溢出，還可以觀察到流出的水在煤層開采到哪個(gè)位置時(shí)開始侵入煤柱底板以及工作面，進(jìn)而可以確定防水煤柱留設(shè)的寬度。采用本實(shí)用新型的試驗(yàn)非常形象直觀的模擬出現(xiàn)場煤層開采時(shí)灰?guī)r中的水的運(yùn)動(dòng)情況而且將試驗(yàn)中抽象的力學(xué)計(jì)算問題轉(zhuǎn)化為一種形象的物理動(dòng)畫試驗(yàn)，非常適用于做試驗(yàn)研究和教學(xué)。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的含水灰?guī)r靠近斷層帶的一端截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型的塑料水包放置示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I、圖2所示，本實(shí)用新型主要由模型架I、注水管2、液壓千斤頂3、含水灰?guī)r4、斷層帶5、斷層保護(hù)煤柱6、邊界煤柱7、出水管8、塑料水包9組成。模型架I上邊界上設(shè)置有七個(gè)液壓千斤頂3。含水灰?guī)r在靠近斷層帶的一側(cè)設(shè)置有兩個(gè)出水管8，另一側(cè)有一個(gè)注水管2。塑料水包9位于含水灰?guī)r4內(nèi)。本實(shí)用新型在平面應(yīng)變模型架上進(jìn)行，模型體尺寸長X寬X高=3. OmXO. 4mX 2. 0m。模型上邊界用7個(gè)液壓千斤頂加壓來實(shí)現(xiàn)垂直應(yīng)力補(bǔ)償；模型模擬的開采順序如圖I所示。模型采用石膏、砂類等模擬采場圍巖，以砂子作骨料，以石膏、碳酸鈣為粘結(jié)材料，分層鋪設(shè)構(gòu)成。對(duì)斷層帶的巖體進(jìn)行了弱化，目的是反映出斷層的性質(zhì)。試驗(yàn)時(shí)，隨著工作面的推進(jìn)(圖中箭頭的方向?yàn)楣ぷ髅娴耐苿?dòng)方向)，煤層底板出現(xiàn)不同程度的變形和破壞，斷層帶巖體也發(fā)生變形和破壞現(xiàn)象。當(dāng)巖體水平位移和垂直位移變化加大時(shí)，斷層帶下盤的含水灰?guī)r層巖體開始產(chǎn)生裂隙。當(dāng)煤層開采接近斷層時(shí)，保護(hù)煤柱下方的底板造到嚴(yán)重的破壞，隔水性減弱，煤層開采引起覆巖的斷裂破壞和移動(dòng)，使原來平衡的應(yīng)力狀態(tài)被打破，形成很大的壓力差，這樣灰?guī)r中的水就可能順著斷層破碎帶、煤層破碎的底板到達(dá)工作面，引起突水事故。本實(shí)用新型是模擬在煤層開采條件下，斷層帶巖體的變化情況和斷層下盤含水灰?guī)r在采動(dòng)影響下突水的可能性，為確定回采時(shí)合理留設(shè)斷層保護(hù)煤柱提供依據(jù)。本試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c現(xiàn)有的試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒煌牡胤绞窃谙嗨颇M試驗(yàn)中考慮了灰?guī)r中的水壓對(duì)斷層的影響。在工作面開采過程中，灰?guī)r中的水受到的壓力是不斷變化的，它對(duì)斷層的影響也在不斷的變化。本試驗(yàn)根據(jù)這種思想在模擬的含水灰?guī)r中放入一個(gè)塑料水包，在 靠近斷層帶一側(cè)有兩個(gè)出水管，另一側(cè)有一個(gè)注水管，可以控制塑料水包中水的壓力。當(dāng)施加足夠大的壓力時(shí)，塑料水包中的水就會(huì)從出水管中流出，順著用模擬材料做的斷層帶、底板到達(dá)模擬的保護(hù)煤柱及工作面。本實(shí)用新型其方法先進(jìn)、簡便、實(shí)用，具有創(chuàng)新性和一定的實(shí)用價(jià)值及參考意義。
權(quán)利要求1. 一種防水煤柱留設(shè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ停Ｐ图?，其特征在于它還包括注水管、液壓千斤頂、含水灰?guī)r、斷層帶、斷層保護(hù)煤柱、邊界煤柱、出水管、塑料水包； 所述模型架的上邊界上設(shè)置有七個(gè)液壓千斤頂；所述含水灰?guī)r在靠近斷層帶的一側(cè)設(shè)置有兩個(gè)出水管，另一側(cè)有一個(gè)注水管；塑料水包位于含水灰?guī)r內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種防水煤柱留設(shè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，包括模型架，它還包括注水管、液壓千斤頂、含水灰?guī)r、斷層帶、斷層保護(hù)煤柱、邊界煤柱、出水管、塑料水包；模型架的上邊界上設(shè)置有七個(gè)液壓千斤頂；含水灰?guī)r在靠近斷層帶的一側(cè)設(shè)置有兩個(gè)出水管，另一側(cè)有一個(gè)注水管；塑料水包位于含水灰?guī)r內(nèi)。本實(shí)用新型在試驗(yàn)中非常形象直觀的模擬出現(xiàn)場煤層開采時(shí)灰?guī)r中的水的運(yùn)動(dòng)情況而且將試驗(yàn)中抽象的力學(xué)計(jì)算問題轉(zhuǎn)化為一種形象的物理動(dòng)畫試驗(yàn)，非常適用于做試驗(yàn)研究和教學(xué)。
文檔編號(hào)G09B25/02GK202373226SQ20112046931
公開日2012年8月8日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者張培森, 張文泉, 李偉, 楊健, 顏偉, 魏夕合 申請人:山東科技大學(xué)