一种基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，包括模拟架(9)和设置在其中的煤层(20)和其他多个岩层，在所述煤层(20)上方设置有含水层(18)，在所述含水层(18)中设置有含水层模拟系统，在所述煤层(20)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(15)、第二裂隙带(16)和第三裂隙带(17)，其中，H为所述煤层(20)的高度。本发明专利技术所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台具有实验效率高和实验精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台
本专利技术涉及矿山机械及教育领域，特别是涉及一种基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台。
技术介绍
在传统意义上，煤矿岩层的相似模拟实验都以二维为主，即前后宽度都在200mm，所以很多实验也局限在前后宽度200mm的范畴下，因此对于含水层的模拟一般较少，而对于三维相似模拟中，含水层的模拟更少，同时，对于含水层模拟时，裂隙的模拟以及在整个开采过程中裂隙的发育过程，暂时没有研究。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、操作简便的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台。一种基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，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。本专利技术所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，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。本专利技术所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其中，在所述模拟架中设置有实时智能监测系统，包括渗压计、压力传感器和光学钻孔窥视仪，数量均为多个；多个所述渗压计均匀设置在所述含水层和所述隔水层之间，所述压力传感器分为上下两层，设置在所述煤层的下方，在所述煤层的上方设置有三层所述光学钻孔窥视仪。本专利技术所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其中，所述第一裂隙带的长和宽分别为2200mm和1000mm，所述第二裂隙带的长和宽分别为1100mm和500mm，所述第三裂隙带的长和宽分别为500mm和250mm；在所述第一裂隙带中裂隙之间的间距为130-150mm，在所述第二裂隙带中裂隙之间的间距为90-110mm，在所述第三裂隙带中裂隙之间的间距为60-80mm，所有的裂隙的宽度为2.5-5.5mm，裂隙中以细中砂充填，填平。本专利技术所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其中，所述裂隙采用裂隙预制装置制作而成，所述裂隙预制装置包括多个裂隙片、裂隙片载体和裂隙片固定盒，所述裂隙片固定盒包括水平设置的固定杆，在所述固定杆上设置有多个通孔，在其中两个所述通孔处活动连接有滑道，所述滑道为中空管状结构，所述滑道和所述通孔之间采用角度固定扣连接，所述滑道的两端分别处在所述角度固定扣的上部和下部，且所述滑道能够以所述角度固定扣为轴在左右方向上自由旋转；所述裂隙片载体为长条形，在其上设置有多个裂隙片固定扣，数量与所述通孔的数量一致，在所述裂隙片固定扣上活动连接有所述裂隙片；多个所述裂隙片规格相同或者具有多种规格；所述裂隙片固定盒还包括两个固定柱，在所述固定柱下端固定有垫片，所述固定杆的两端分别固定在两个所述固定柱的上端；多个所述通孔以及多个所述裂隙片固定扣均为等距分布，且相邻两个所述通孔之间的距离与相邻两个所述裂隙片固定扣之间的距离相等；所述滑道的横截面以及所述通孔均为长方形，尺寸设计为能够使所述裂隙片穿过；所述裂隙片能够以所述裂隙片固定扣为轴在左右方向上自由旋转。本专利技术所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其中，所述渗压计的数量为18个，从前到后共3排，每排6个，左右方向上相邻两个所述渗压计之间的距离为700mm，前后方向上相邻两个所述渗压计之间的距离为450mm，两层所述压力传感器分别设置在所述煤层下方100mm和300mm处，每层中所述压力传感器的数量为18个，从前到后共3排，每排6个，左右方向上相邻两个所述压力传感器之间的距离为700mm，前后方向上相邻两个所述压力传感器之间的距离为450mm；三层所述光学钻孔窥视仪分别设置在所述煤层上方300mm，600mm和900mm处，每层包括3个所述光学钻孔窥视仪，一个位于所述模拟架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之间的距离分别为1000mm、600mm和200mm。本专利技术所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其中，所述模拟架为长方体，长、宽和高分别为5500mm、1900mm和2500mm；所述模拟架的底板和左右两侧的侧板均为钢板，前侧的侧板为透明材料制成，后侧的侧板由多个侧护板上下堆叠固定而成，所述侧护板包括板体和固定在所述板体上端和下端的支撑板，在所述板体的左右两侧采用螺丝固定。本专利技术所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其中，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。本专利技术所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其中，所述智能骨料装载压实系统包括支撑杆、U型骨料喷射装置和压实滚轮；所述支撑杆水平设置在所述模拟架的上部，所述U型骨料喷射装置包括骨料仓和搅拌轴，所述骨料仓由呈U字型设置的第一挡板和第二挡板构成，所述第一挡板的长度大于所述第二挡板的长度，所述第一挡板和第二挡板之间通过前侧板和后侧板连接，形成用于容纳骨料的仓体，在所述骨料仓的底部设置有缺口，在所述前侧板和所述后侧板之间固定有所述搅拌轴，在所述搅拌轴上均匀设置有多个凹槽，所述搅拌轴设置为分别与所述第一挡板和所述第二挡板内切，所述第一挡板的顶端与所述支撑杆活动连接；所述支撑杆为前后两根；在所述前侧板的外侧设置有电机，所述电机与智能控速系统连接，所述电机的转动轴与所述搅拌轴的转动轴之间通过皮带连接，所述电机的转动轴的直径为30mm，所述搅拌轴的转动轴的直径为150mm；所述压实滚轮的尺寸为外径0.3m，内径0.29m，长度2595mm，铁质，重量：380kg。本专利技术所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台的铺设方法，包括如下步骤：架设模拟架的底板、左右两侧、前侧和后侧的侧板，其中，前侧的侧板先用和后侧的侧板相同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其特征在于：包括模拟架(9)和设置在其中的煤层(20)和其他多个岩层，在所述煤层(20)上方设置有含水层(18)，在所述含水层(18)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(10)和后侧的第二进水管(11)，所述第一进水管(10)和所述第二进水管(11)的一端封闭，另一端与智能控压水箱(12)相连，在所述第一进水管(10)上连接有多个第一喷水管(13)，在所述第二进水管(11)上连接有多个第二喷水管(14)，所述第一喷水管(13)和所述第二喷水管(14)交错分布在所述第一进水管(10)和所述第二进水管(11)之间，在所述第一喷水管(13)和所述第二喷水管(14)的左右两侧分别设置有一排喷水孔；在所述煤层(20)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(15)、第二裂隙带(16)和第三裂隙带(17)，其中，H为所述煤层(20)的高度。

【技术特征摘要】
1.一种基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其特征在于：包括模拟架(9)和设置在其中的煤层(20)和其他多个岩层，在所述煤层(20)上方设置有含水层(18)，在所述含水层(18)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(10)和后侧的第二进水管(11)，所述第一进水管(10)和所述第二进水管(11)的一端封闭，另一端与智能控压水箱(12)相连，在所述第一进水管(10)上连接有多个第一喷水管(13)，在所述第二进水管(11)上连接有多个第二喷水管(14)，所述第一喷水管(13)和所述第二喷水管(14)交错分布在所述第一进水管(10)和所述第二进水管(11)之间，在所述第一喷水管(13)和所述第二喷水管(14)的左右两侧分别设置有一排喷水孔；在所述煤层(20)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(15)、第二裂隙带(16)和第三裂隙带(17)，其中，H为所述煤层(20)的高度。2.根据权利要求1所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，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(18)的下部铺设隔水层(19)，其中：所述隔水层(19)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(18)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。3.根据权利要求2所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其特征在于：在所述模拟架(9)中设置有实时智能监测系统，包括渗压计、压力传感器和光学钻孔窥视仪，数量均为多个；多个所述渗压计均匀设置在所述含水层(18)和所述隔水层(19)之间，所述压力传感器分为上下两层，设置在所述煤层(20)的下方，在所述煤层(20)的上方设置有三层所述光学钻孔窥视仪。4.根据权利要求3所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其特征在于：所述第一裂隙带(15)的长和宽分别为2200mm和1000mm，所述第二裂隙带(16)的长和宽分别为1100mm和500mm，所述第三裂隙带(17)的长和宽分别为500mm和250mm；在所述第一裂隙带(15)中裂隙之间的间距为130-150mm，在所述第二裂隙带(16)中裂隙之间的间距为90-110mm，在所述第三裂隙带(17)中裂隙之间的间距为60-80mm，所有的裂隙的宽度为2.5-5.5mm，裂隙中以细中砂充填，填平。5.根据权利要求1所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其特征在于：所述裂隙采用裂隙预制装置制作而成，所述裂隙预制装置包括多个裂隙片(1)、裂隙片载体(9)和裂隙片固定盒，所述裂隙片固定盒包括水平设置的固定杆(2)，在所述固定杆(2)上设置有多个通孔(3)，在其中两个所述通孔(3)处活动连接有滑道(4)，所述滑道(4)为中空管状结构，所述滑道(4)和所述通孔(3)之间采用角度固定扣(5)连接，所述滑道(4)的两端分别处在所述角度固定扣(5)的上部和下部，且所述滑道(4)能够以所述角度固定扣(5)为轴在左右方向上自由旋转；所述裂隙片载体(9)为长条形，在其上设置有多个裂隙片固定扣(6)，数量与所述通孔(3)的数量一致，在所述裂隙片固定扣(6)上活动连接有所述裂隙片(1)；多个所述裂隙片(1)规格相同或者具有多种规格；所述裂隙片固定盒还包括两个固定柱(7)，在所述固定柱(7)下端固定有垫片(8)，所述固定杆(2)的两端分别固定在两个所述固定柱(7)的上端；多个所述通孔(3)以及多个所述裂隙片固定扣(6)均为等距分布，且相邻两个所述通孔(3)之间的距离与相邻两个所述裂隙片固定扣(6)之间的距离相等；所述滑道(4)的横截面以及所述通孔(3)均为长方形，尺寸设计为能够使所述裂隙片(1)穿过；所述裂隙片(1)能够以所述裂隙片固定扣(6)为轴在左右方向上自由旋转。6.根据权利要求5所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其特征在于：所述渗压计的数量为18个，从前到后共3排，每排6个，左右方向上相邻两个所述渗压计之间的距离为700mm，前后方向上相邻两个所述渗压计之间的距离为450mm，两层所述压力传感器分别设置在所述煤层(20)下方100mm和300mm处，每层中所述压力传感器的数量为18个，从前到后共3排，每排6个，左右方向上相邻两个所述压力传感器之间的距离为700mm，前后方向上相邻两个所述压力传感器之间的距离为450mm；三层所述光学钻孔窥视仪分别设置在所述煤层(20)上方300mm，600mm和900mm处，每层包括3个所述光学钻孔窥视仪，一个位于所述模拟架(9)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之间的距离分别为1000mm、600mm和200mm。7.根据权利要求6所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其特征在于：所述模拟架(9)为长方体，长、宽和高分别为5500mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞冬冬，袁昌宇，程文青，黄玉杰，梁天宇，万峰，王嫣然，刘欣悦，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34