一種封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置，模型架上豎向設(shè)置有側(cè)向加載裝置，每個(gè)側(cè)向加載裝置均與液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)連通；模型架的內(nèi)側(cè)設(shè)置有獨(dú)立加壓隔板，整個(gè)裝置的中間鉆孔內(nèi)設(shè)置有鉆孔監(jiān)視傳感器，鉆孔的頂部孔口側(cè)壁上設(shè)有頂部套管，鉆孔的內(nèi)側(cè)壁上安裝制有測量電極應(yīng)力應(yīng)變傳感片，整個(gè)裝置的頂部對稱設(shè)有加壓板，加壓板的上端安裝制有頂部加載裝置，整個(gè)裝置內(nèi)部制有多個(gè)應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)，計(jì)算機(jī)控制處理系統(tǒng)分別與超高密度電法測量系統(tǒng)、應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板、成像數(shù)據(jù)采集板和液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)電連接；其結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)和安裝，原理科學(xué)，操作方便，采集的數(shù)據(jù)精確。
【專利說明】 一種封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明屬于封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置，對封閉鉆孔在采動(dòng)響應(yīng)下的破壞機(jī)理進(jìn)行研究。

【背景技術(shù)】
:
[0002]隨著煤礦開采深度不斷加大，開采方式的變化，煤礦水害產(chǎn)生的條件以及水害產(chǎn)生的方式都發(fā)生著較大的變化，其中，封閉不良鉆孔是誘發(fā)煤礦水害發(fā)生的一個(gè)重要因素，是威脅煤礦安全生產(chǎn)的隱患。結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，目前并沒有對鉆孔封閉機(jī)理和封閉鉆孔在采動(dòng)影響下破壞失穩(wěn)造成次生導(dǎo)水通道等問題進(jìn)行進(jìn)一步研究。因此，尋求一種封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置，用以觀測鉆孔采動(dòng)破壞失穩(wěn)裂隙發(fā)育，并對鉆孔封閉使用相似材料模擬進(jìn)行巖石力學(xué)測試，結(jié)合數(shù)值模擬研究封閉鉆孔采動(dòng)破壞失穩(wěn)機(jī)理具有創(chuàng)新意義，并對煤礦生產(chǎn)中遇到的封閉鉆孔突水問題具有指導(dǎo)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置，開發(fā)鉆孔封閉注漿試驗(yàn)平臺、封閉鉆孔在采動(dòng)響應(yīng)下的破壞機(jī)理研究的模擬試驗(yàn)平臺。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括獨(dú)立加壓隔板、加壓板、鉆孔頂板套管、頂部加載裝置、側(cè)向加載裝置、鉆孔成像檢測傳感器、測量電極應(yīng)力應(yīng)變傳感器、應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)、液壓管路、超高密度電法測量系統(tǒng)、應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板、成像數(shù)據(jù)采集板、液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制處理系統(tǒng)和模型架；封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置的左右兩側(cè)對稱設(shè)有模型架，模型架為固定模型，在對模型加載側(cè)向和垂直壓力時(shí)起到支撐作用；模型架上豎向分布設(shè)置有3-7個(gè)側(cè)向加載裝置，側(cè)向加載裝置工作時(shí)作為模擬橫向上的構(gòu)造應(yīng)力和地應(yīng)力的分量對鉆孔擠壓；每個(gè)側(cè)向加載裝置均通過液壓管路與液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)連通，液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)為側(cè)向加載裝置提供動(dòng)力源；模型架的內(nèi)側(cè)設(shè)置有獨(dú)立加壓隔板，獨(dú)立加壓隔壁模擬不同地層所受的構(gòu)造應(yīng)力；整個(gè)裝置的中間鉆孔內(nèi)設(shè)置有鉆孔監(jiān)視傳感器，鉆孔監(jiān)視傳感器由微型攝像頭和超聲波探測裝置相見組成，將鉆孔破壞造成的裂隙發(fā)育情況用攝影成像的方式觀測，微裂隙則使用超聲波探測，將鉆孔破壞裂隙形成和發(fā)育進(jìn)行綜合監(jiān)測；鉆孔的頂部孔口側(cè)壁上設(shè)有加固孔口的頂部套管，防治在早期試驗(yàn)階段鉆孔坍塌，頂部套管的長度為5?1cm ;鉆孔的內(nèi)側(cè)壁上豎向安裝制有間距為1cm的10?12個(gè)測量電極應(yīng)力應(yīng)變傳感片，電極應(yīng)力應(yīng)變傳感片作為電極利用超高密度電法測量系統(tǒng)探測鉆孔圍巖在采動(dòng)破壞過程中的電性特征分布，同時(shí)測量鉆孔壁應(yīng)力分布和監(jiān)測鉆孔壁應(yīng)變；測量電極應(yīng)力應(yīng)變傳感片通過鉆孔監(jiān)視傳感器分別與應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板、成像數(shù)據(jù)采集板和超高密度電法測量系統(tǒng)電信息連接；應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板采集應(yīng)力數(shù)據(jù)，成像數(shù)據(jù)采集板為鉆孔監(jiān)視傳感器采集到的攝像及超聲波數(shù)據(jù)，超高密度電法測量系統(tǒng)采集鉆孔壁的電阻率數(shù)據(jù)；封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置的頂部對稱設(shè)有加壓板，加壓板的上端安裝制有頂部加載裝置，頂部加載裝置模擬垂直地應(yīng)力，垂直地應(yīng)力的大小與地層埋深有關(guān)；封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置內(nèi)部同一深度水平方向上均勻分布制有多個(gè)應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)，采集不同深度地層上的應(yīng)力分布特征；每個(gè)應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)均與由應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板和成像數(shù)據(jù)采集板組合構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；計(jì)算機(jī)控制處理系統(tǒng)分別與超高密度電法測量系統(tǒng)、應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板、成像數(shù)據(jù)采集板和液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)電連接。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置，對封閉鉆孔在采動(dòng)條件下的破壞失穩(wěn)水害問題進(jìn)行深入的研究，解決礦井目前遇到的封閉鉆孔煤柱留設(shè)、封閉不良鉆孔突水、封閉鉆孔采動(dòng)破壞突水等難題，解放受封閉鉆孔水害威脅的煤炭資源儲量并對優(yōu)化布置采掘系統(tǒng)等做出指導(dǎo)；其結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)和安裝，原理科學(xué)，操作方便，采集的數(shù)據(jù)精確，對煤礦生產(chǎn)中遇到的封閉鉆孔突水問題具有指導(dǎo)意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0006]圖1為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
:
[0007]下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0008]實(shí)施例:
[0009]本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)包括獨(dú)立加壓隔板1、加壓板2、鉆孔頂板套管3、頂部加載裝置4、側(cè)向加載裝置5、鉆孔成像檢測傳感器6、測量電極應(yīng)力應(yīng)變傳感器7、應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)8、液壓管路9、超高密度電法測量系統(tǒng)10、應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板11、成像數(shù)據(jù)采集板12、液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)13、計(jì)算機(jī)控制處理系統(tǒng)14和模型架15 ;封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置的左右兩側(cè)對稱設(shè)有模型架15，模型架15為固定模型，在對模型加載側(cè)向和垂直壓力時(shí)起到支撐作用；模型架15上豎向分布設(shè)置有3-7個(gè)側(cè)向加載裝置5，側(cè)向加載裝置5工作時(shí)作為模擬橫向上的構(gòu)造應(yīng)力和地應(yīng)力的分量對鉆孔擠壓；每個(gè)側(cè)向加載裝置5均通過液壓管路9與液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)13連通，液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)13為側(cè)向加載裝置5提供動(dòng)力源；模型架15的內(nèi)側(cè)設(shè)置有獨(dú)立加壓隔板1，獨(dú)立加壓隔壁I模擬不同地層所受的構(gòu)造應(yīng)力；整個(gè)裝置的中間鉆孔內(nèi)設(shè)置有鉆孔監(jiān)視傳感器6，鉆孔監(jiān)視傳感器6由微型攝像頭和超聲波探測裝置相見組成，將鉆孔破壞造成的裂隙發(fā)育情況用攝影成像的方式觀測，微裂隙則使用超聲波探測，將鉆孔破壞裂隙形成和發(fā)育進(jìn)行綜合監(jiān)測；鉆孔的頂部孔口側(cè)壁上設(shè)有加固孔口的頂部套管3，防治在早期試驗(yàn)階段鉆孔坍塌，頂部套管3的長度為5?1cm ;鉆孔的內(nèi)側(cè)壁上豎向安裝制有間距為1cm的10?12個(gè)測量電極應(yīng)力應(yīng)變傳感片7，電極應(yīng)力應(yīng)變傳感片7作為電極利用超高密度電法測量系統(tǒng)10探測鉆孔圍巖在采動(dòng)破壞過程中的電性特征分布，同時(shí)測量鉆孔壁應(yīng)力分布和監(jiān)測鉆孔壁應(yīng)變；測量電極應(yīng)力應(yīng)變傳感片7通過鉆孔監(jiān)視傳感器6分別與應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板11、成像數(shù)據(jù)采集板12和超高密度電法測量系統(tǒng)10電信息連接，應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板11采集應(yīng)力數(shù)據(jù)，成像數(shù)據(jù)采集板12為鉆孔監(jiān)視傳感器6采集到的攝像及超聲波數(shù)據(jù)，超高密度電法測量系統(tǒng)10采集鉆孔壁的電阻率數(shù)據(jù)；封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置的頂部對稱設(shè)有加壓板2，加壓板2的上端安裝制有頂部加載裝置4，頂部加載裝置4模擬垂直地應(yīng)力，垂直地應(yīng)力的大小與地層埋深有關(guān)；封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置內(nèi)部同一深度水平方向上均勻分布制有多個(gè)應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)8，采集不同深度地層上的應(yīng)力分布特征；每個(gè)應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)8均與由應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板11和成像數(shù)據(jù)采集板12組合構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；計(jì)算機(jī)控制處理系統(tǒng)14分別與超高密度電法測量系統(tǒng)10、應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板11、成像數(shù)據(jù)采集板12和液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)13電連接。
【權(quán)利要求】
1.一種封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置，體結(jié)構(gòu)包括獨(dú)立加壓隔板、加壓板、鉆孔頂板套管、頂部加載裝置、側(cè)向加載裝置、鉆孔成像檢測傳感器、測量電極應(yīng)力應(yīng)變傳感器、應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)、液壓管路、超高密度電法測量系統(tǒng)、應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板、成像數(shù)據(jù)采集板、液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制處理系統(tǒng)和模型架；封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置的左右兩側(cè)對稱設(shè)有模型架，模型架為固定模型，在對模型加載側(cè)向和垂直壓力時(shí)起到支撐作用；模型架上豎向分布設(shè)置有3-7個(gè)側(cè)向加載裝置，側(cè)向加載裝置工作時(shí)作為模擬橫向上的構(gòu)造應(yīng)力和地應(yīng)力的分量對鉆孔擠壓；每個(gè)側(cè)向加載裝置均通過液壓管路與液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)連通，液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)為側(cè)向加載裝置提供動(dòng)力源；模型架的內(nèi)側(cè)設(shè)置有獨(dú)立加壓隔板，獨(dú)立加壓隔壁模擬不同地層所受的構(gòu)造應(yīng)力；整個(gè)裝置的中間鉆孔內(nèi)設(shè)置有鉆孔監(jiān)視傳感器，鉆孔監(jiān)視傳感器由微型攝像頭和超聲波探測裝置相見組成，將鉆孔破壞造成的裂隙發(fā)育情況用攝影成像的方式觀測，微裂隙則使用超聲波探測，將鉆孔破壞裂隙形成和發(fā)育進(jìn)行綜合監(jiān)測；鉆孔的頂部孔口側(cè)壁上設(shè)有加固孔口的頂部套管，頂部套管的長度為5?1cm;鉆孔的內(nèi)側(cè)壁上豎向安裝制有間距為1cm的10?12個(gè)測量電極應(yīng)力應(yīng)變傳感片，電極應(yīng)力應(yīng)變傳感片作為電極利用超高密度電法測量系統(tǒng)探測鉆孔圍巖在采動(dòng)破壞過程中的電性特征分布，同時(shí)測量鉆孔壁應(yīng)力分布和監(jiān)測鉆孔壁應(yīng)變；測量電極應(yīng)力應(yīng)變傳感片通過鉆孔監(jiān)視傳感器分別與應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板、成像數(shù)據(jù)采集板和超高密度電法測量系統(tǒng)電信息連接，應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板采集應(yīng)力數(shù)據(jù)，成像數(shù)據(jù)采集板為鉆孔監(jiān)視傳感器采集到的攝像及超聲波數(shù)據(jù)，超高密度電法測量系統(tǒng)采集鉆孔壁的電阻率數(shù)據(jù)；封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置的頂部對稱設(shè)有加壓板，加壓板的上端安裝制有頂部加載裝置，頂部加載裝置模擬垂直地應(yīng)力，垂直地應(yīng)力的大小與地層埋深有關(guān)；封閉鉆孔采動(dòng)破壞模擬試驗(yàn)裝置內(nèi)部同一深度水平方向上均勻分布制有多個(gè)應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)，采集不同深度地層上的應(yīng)力分布特征；每個(gè)應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)均與由應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板和成像數(shù)據(jù)采集板組合構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；計(jì)算機(jī)控制處理系統(tǒng)分別與超高密度電法測量系統(tǒng)、應(yīng)力數(shù)據(jù)采集板、成像數(shù)據(jù)采集板和液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)電連接。
【文檔編號】G01N33/24GK104237486SQ201410529036
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】魏久傳, 肖樂樂, 牛超, 尹會(huì)永, 郭建斌, 謝道雷, 張偉杰 申請人:山東科技大學(xué)