一种具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，包括模拟实验平台(1)、水库模拟系统(2)、含水层模拟系统(3)，实时智能监测与水害触发系统；所述模拟实验平台(1)中设置有若干岩层、在若干所述岩层中设置有所述水库模拟系统(2)和所述含水层模拟系统(3)，所述水库模拟系统(2)包括坝体模拟系统(4)和设置在所述坝体模拟系统(4)内部的煤层模拟系统(5)，所述煤层模拟系统(4)为煤层模拟水袋。本发明专利技术所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，针对带水开采的三维模拟效果很好，具有科学性。

A large analogue device with aquifer simulation device

The invention discloses a large-scale similar simulation device with an aquifer simulation device, which comprises a simulation experimental platform (1), a reservoir simulation system (2), an aquifer simulation system (3), a real-time intelligent monitoring and water hazard triggering system; the simulation experimental platform (1) is provided with several rock layers and described in several rock layers. The reservoir simulation system (2) and the aquifer simulation system (3) comprise a dam body simulation system (4) and a coal seam simulation system (5) which is arranged inside the dam body simulation system (4), and the coal seam simulation system (4) is a coal seam simulation water bag. The large-scale similar simulation device with an aquifer simulation device of the invention has good three-dimensional simulation effect for water mining and is scientific.

【技术实现步骤摘要】
一种具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置
本专利技术涉及矿山机械领域，特别是涉及一种具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置。
技术介绍
在传统三维相似模拟实验中，往往考虑的都是在一个相对封闭的环境下模拟开挖内部的煤层；目前为止并没有关于地下水库的具体模拟，而且，三维相似模拟还有一个作用是二维相似模拟做不到的，就是观察含水裂隙带的发育情况；因为传统二维相似模拟前后宽度只有200mm，因此含水层的效果根本体现不出来；同时制作含水层就必须要制作隔水层，因此对骨料配比和不同配比的混合材料的渗透性等参数都需要研究；目前并没有与此相同的研究，针对三维相似模拟实验含水层模拟和隔水层模拟的研究很少，而与地下水库结合的研究尚未发现。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是设计出了一套具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，针对带水开采的三维模拟效果很好，具有科学性。一种具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，包括模拟实验平台、水库模拟系统、含水层模拟系统，实时智能监测与水害触发系统；所述模拟实验平台中设置有若干岩层、在若干所述岩层中设置有所述水库模拟系统和所述含水层模拟系统，所述水库模拟系统包括坝体模拟系统和设置在所述坝体模拟系统内部的煤层模拟系统，所述煤层模拟系统为煤层模拟水袋，所述煤层模拟水袋为长方体，由可收缩的塑料制成，所述煤层模拟水袋的水袋顶板的外侧和水袋底板的外侧固定有不锈钢板，在所述煤层模拟水袋的前侧壁和后侧壁的内侧设置有铁板，所述铁板的上端与所述水袋顶板之间以及所述铁板的下端与所述水袋底板之间具有间隔，所述铁板的下半部分与所述前侧壁或者所述后侧壁粘结固定，在所述煤层模拟水袋上设置有出水入水口，与水管相连。本专利技术所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其中，所述含水层模拟系统包括壳体和设置在其内部的含水层模拟水袋，所述壳体和所述含水层模拟水袋均为长方体，所述壳体由有机板制成，设置在所述水库模拟系统的上部；在所述含水层模拟水袋的内部设置有多个支撑块，所述含水层模拟水袋的底板与所述壳体的底板粘结固定，在所述含水层模拟系统的下端设置有多个智能控制阀。本专利技术所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其中，在所述含水层模拟系统的下部铺设有隔水层，所述隔水层由如下重量份数的原料制备而成：细砂0.750份，重晶石粉0.750份，滑石粉0.150份，凡士林0.075份，硅油0.075份，水泥0.065份，水0.130份。本专利技术所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其中，所述细砂的粒径在0.2-0.3mm之间，所述滑石粉为1250目，所述重晶石粉的粒径<2mm，所述凡士林为医用白色的凡士林，所述水泥为超细水泥DMFC-800，比表面积在800㎡以上，平均粒径10μm以下。本专利技术所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其中，所述隔水层的制备方法包括如下步骤：按比例准备原料，先将水泥和凡士林搅拌，搅拌充分之后加入滑石粉，搅拌充分之后加入重晶石粉，搅拌充分之后加入细砂，搅拌充分之后同时加入硅油和水。本专利技术所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其中，所述智能控制阀为5个，包括设置在所述含水层模拟系统的底板的中心以及以此为中心的正四边形四个角上，正四边形四条边与所述含水层模拟系统的底板的四个边平行，四个角与中心的距离为0.8m。本专利技术所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其中，实时智能监测与水害触发系统包括光学钻孔窥视仪、岩体声发射仪和岩体声接收仪；其中，所述光学钻孔窥视仪设置在所述智能控制阀上，所述岩体声发射仪和所述岩体声接收仪设置在距离所述含水层模拟系统的底板的下部1m处，分别固定在所述模拟实验平台的内部的左右两侧。本专利技术所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其中，在工作过程中，所述岩体声发射仪和所述岩体声接收仪按岩体与岩石声波纵波速度之比的平方K划分成四个程度，针对不同的程度类别，电脑会给所述智能控制阀一个特定的指标，去排水，模拟含水层水害触发，具体如下；K大于0.75时，为完整的顶板覆岩，每个智能控制阀排水量为1L/h；K在0.75-0.35时，为较破碎的顶板覆岩，每个智能控制阀排水量为2L/h；K在0.35-0.15时，为破碎的顶板覆岩，每个智能控制阀排水量为4L/h；K小于0.15时，为极破碎的顶板覆岩，每个智能控制阀排水量为5L/h。本专利技术所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其中，所述含水层模拟水袋的长宽高分别为6000mm、2000mm和60mm，所述支撑块的长宽高分别为100mm、100mm和60mm，左右前后的间距均为300mm；所述坝体模拟系统包括坝体底板和四个坝体侧护板，所述坝体底板厚为2mm，所述坝体侧护板厚为4mm，在所述坝体模拟系统上设置有供所述水管穿过的通孔；所述煤层模拟水袋的长度为6000mm，宽度为2000mm，所述不锈钢板的厚度为5mm，所述铁板的厚度为4mm，长为4000mm，所述铁板的上端与所述水袋顶板之间以及所述铁板的下端与所述水袋底板之间的距离均为5mm。本专利技术所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其中，所述模拟实验平台为长方体装置，长为8000mm，宽为2600mm，高为3800mm；所述模拟实验平台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。本专利技术具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置与现有技术不同之处在于：1、本专利技术设计的针对地下水库的三维相似模拟，针对带水开采的三维模拟效果很好；2、本专利技术中含水层模拟系统和隔水层模拟参数的设计保证了模拟的科学性；3、本专利技术中实时智能监测与水害触发系统的应用可使矿区实际灾害在实验室里相似模拟，对灾害的具体研究和避免具有重要作用。下面结合附图对本专利技术的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置作进一步说明。附图说明图1为本专利技术中水库模拟系统和含水层模拟系统在模拟实验平台中的位置示意图；图2为本专利技术中水库模拟系统的结构示意图；图3为本专利技术中煤层模拟系统的侧视图；图4为本专利技术中含水层模拟水袋的结构示意图；图5为本专利技术在一种状态下的实时智能监测与水害触发系统的结构示意图；图6为本专利技术在另一种状态下的实时智能监测与水害触发系统的结构示意图。具体实施方式如图1～图6所示，一种具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，包括模拟实验平台1、水库模拟系统2、含水层模拟系统3，实时智能监测与水害触发系统；所述模拟实验平台1中设置有若干岩层、在若干所述岩层中设置有所述水库模拟系统2和所述含水层模拟系统3，所述水库模拟系统2包括坝体模拟系统4和设置在所述坝体模拟系统4内部的煤层模拟系统5，所述煤层模拟系统4为煤层模拟水袋，所述煤层模拟水袋为长方体，由可收缩的塑料制成，所述煤层模拟水袋的水袋顶板的外侧和水袋底板的外侧固定有不锈钢板，在所述煤层模拟水袋的前侧壁和后侧壁的内侧设置有铁板6，所述铁板6的上端与所述水袋顶板之间以及所述铁板6的下端与所述水袋底板之间具有间隔，所述铁板6的下半部分与所述前侧壁或者所述后侧壁粘结固定，在所述煤层模拟水袋上设置有出水入水口7，与水管相连。当煤层模拟水袋充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其特征在于：包括模拟实验平台(1)、水库模拟系统(2)、含水层模拟系统(3)，实时智能监测与水害触发系统；所述模拟实验平台(1)中设置有若干岩层、在若干所述岩层中设置有所述水库模拟系统(2)和所述含水层模拟系统(3)，所述水库模拟系统(2)包括坝体模拟系统(4)和设置在所述坝体模拟系统(4)内部的煤层模拟系统(5)，所述煤层模拟系统(4)为煤层模拟水袋，所述煤层模拟水袋为长方体，由可收缩的塑料制成，所述煤层模拟水袋的水袋顶板的外侧和水袋底板的外侧固定有不锈钢板，在所述煤层模拟水袋的前侧壁和后侧壁的内侧设置有铁板(6)，所述铁板(6)的上端与所述水袋顶板之间以及所述铁板(6)的下端与所述水袋底板之间具有间隔，所述铁板(6)的下半部分与所述前侧壁或者所述后侧壁粘结固定，在所述煤层模拟水袋上设置有出水入水口(7)，与水管相连。

【技术特征摘要】
1.一种具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其特征在于：包括模拟实验平台(1)、水库模拟系统(2)、含水层模拟系统(3)，实时智能监测与水害触发系统；所述模拟实验平台(1)中设置有若干岩层、在若干所述岩层中设置有所述水库模拟系统(2)和所述含水层模拟系统(3)，所述水库模拟系统(2)包括坝体模拟系统(4)和设置在所述坝体模拟系统(4)内部的煤层模拟系统(5)，所述煤层模拟系统(4)为煤层模拟水袋，所述煤层模拟水袋为长方体，由可收缩的塑料制成，所述煤层模拟水袋的水袋顶板的外侧和水袋底板的外侧固定有不锈钢板，在所述煤层模拟水袋的前侧壁和后侧壁的内侧设置有铁板(6)，所述铁板(6)的上端与所述水袋顶板之间以及所述铁板(6)的下端与所述水袋底板之间具有间隔，所述铁板(6)的下半部分与所述前侧壁或者所述后侧壁粘结固定，在所述煤层模拟水袋上设置有出水入水口(7)，与水管相连。2.根据权利要求1所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其特征在于：所述含水层模拟系统(3)包括壳体和设置在其内部的含水层模拟水袋(9)，所述壳体和所述含水层模拟水袋(9)均为长方体，所述壳体由有机板制成，设置在所述水库模拟系统(2)的上部；在所述含水层模拟水袋(9)的内部设置有多个支撑块(10)，所述含水层模拟水袋(9)的底板与所述壳体的底板粘结固定，在所述含水层模拟系统(3)的下端设置有多个智能控制阀(11)。3.根据权利要求2所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其特征在于：在所述含水层模拟系统(3)的下部铺设有隔水层(15)，所述隔水层(15)由如下重量份数的原料制备而成：细砂0.750份，重晶石粉0.750份，滑石粉0.150份，凡士林0.075份，硅油0.075份，水泥0.065份，水0.130份。4.根据权利要求3所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其特征在于：所述细砂的粒径在0.2-0.3mm之间，所述滑石粉为1250目，所述重晶石粉的粒径<2mm，所述凡士林为医用白色的凡士林，所述水泥为超细水泥DMFC-800，比表面积在800㎡以上，平均粒径10μm以下。5.根据权利要求4所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其特征在于：所述隔水层(15)的制备方法包括如下步骤：按比例准备原料，先将水泥和凡士林搅拌，搅拌充分之后加入滑石粉，搅拌充分之后加入重晶石粉，搅拌充分之后加入细砂，搅拌充分之后同时加入硅油和水。6.根据权利要求2所述的具有含水层模拟装置的大型相似模拟装置，其特征在于：所述智能控制阀(11)为5个，包括设置在所述含...

【专利技术属性】
技术研发人员：种珊，杜文凤，赫云兰，曹志国，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11