沙漠地区煤层顶板垮落与输气管道协同变形物理模拟装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了沙漠地区煤层顶板垮落与输气管道协同变形物理模拟装置及方法，无承载板相似模拟架通过带有支撑板的液压千斤顶及其上的可折叠式胶带铺层实现对河沙承载，由千斤顶可控升降，折叠处液压千斤顶的下降实现顶板垮落模拟，应变片及应力‑应变仪实现应变实时监控，监测反光片的移动实现沙体位移的监测。线圈支撑杆穿接在无承载板相似模拟架上，测量线圈通过测量线与模拟输气管上的测点垂直相连，通过对测量线的监测实现对模拟输气管道局部及整体宏观变形量的监测。本发明专利技术可使河沙、顶板垮落与模拟输气管变形实现联动，实现沙漠地区煤层顶板垮落与模拟输气管道协同变形的模拟与精确测量，实现了模拟输气管变形量化及变形过程再现。

Physical simulation device and method of coal seam roof collapse and gas pipeline coordination deformation in desert area

The invention discloses a desert area roof caving and gas pipeline device and method of physical simulation of collaborative deformation, no bearing plate simulation frame through a hydraulic jack with a supporting plate and the folding belt layer of Sha Chengzai River, by Jack controllable lifting hydraulic jack, fold down implementation of roof caving simulation strain and stress, strain gauge strain realize real-time monitoring, mobile monitoring of reflector to achieve the monitoring of sand displacement. The coil support rod is connected to the similar simulation rack without bearing plate. The measuring coil is vertically connected with the measuring point on the simulated gas pipeline through the measuring line, and the monitoring of the local and overall macroscopic deformation of the analog gas transmission pipeline is realized by monitoring the measuring line. The invention can realize the linkage between the river sand, the roof collapse and the simulated gas pipeline deformation, and realize the simulation and precise measurement of the synergistic deformation of the coal seam roof collapse and the simulated gas transmission pipeline in the desert area, so as to realize the quantization and the reconstruction of the deformation process of the simulated gas pipeline.

【技术实现步骤摘要】
沙漠地区煤层顶板垮落与输气管道协同变形物理模拟装置及方法
本专利技术涉及沙漠地区煤气共采区煤层顶板垮落与输气管道协同变形物理模拟装置及方法，涉及相似模拟实验设备

技术介绍
我国的西北地区有着丰富的矿产资源储量，煤、天然气大量赋存，采煤工作面、输气管道往往呈现交叉布置，随着工作面的推进，采空区垮落，采煤工工作面上覆岩层的塌陷，由于沙体属于散体且沙粒经过风化剥蚀形成近似球体形状，相互间的摩擦较小，就会造成沙体流至塌陷区或裂隙中，导致上覆河沙同步移动，河沙的移动将产生对输气管道的压力，造成输气管道的变形甚至折断，使得管道漏气甚至断气，进而造成大量的资源和财产损失，同时也会对采煤工作面的推进产生较大影响。当前对于这种现象的研究，集中于现象的描述，没能构建合理的物理模拟装置并精确分析管道的变形。本专利技术根据相似理论，构建了由沙、顶板塌陷和管道变形及相关控制监测系统的协同变形物理模拟架，通过控制局部千斤顶下降实现对底板垮落的模拟，并通过应变片、测量线、反光片及相关监测系统实现对工作面垮落而引起的管道变形、应变、河沙移动的测量，从而得出管道变形过程中各段位移发展过程及管道变形量。专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
沙漠地区煤层顶板垮落与输气管道协同变形物理模拟装置，其特征在于，其包括无承载板相似模拟架（1）、 PVC有机玻璃板（4）、侧护板（5）、线圈支撑杆（6）、测量线圈（7）、河沙（8）、模拟输气管（9）、液压千斤顶（11）、液压千斤顶支撑板（11a）、可折叠式胶带铺层（12）、应变片（13）、应力‑应变仪（14）、计算机（15）、液压泵站及操控台（16）、反光片（17）和测线缠绕装置（19）；其中，所述PVC有机玻璃板（4）设置在无承载板相似模拟架（1）的侧面上，所述侧护板（5）设置在PVC有机玻璃板（4）的中部并与无承载板相似模拟架（1）连接；所述无承载板相似模拟架（1）上位于所述PVC有机玻璃...

【技术特征摘要】
1.沙漠地区煤层顶板垮落与输气管道协同变形物理模拟装置，其特征在于，其包括无承载板相似模拟架（1）、PVC有机玻璃板（4）、侧护板（5）、线圈支撑杆（6）、测量线圈（7）、河沙（8）、模拟输气管（9）、液压千斤顶（11）、液压千斤顶支撑板（11a）、可折叠式胶带铺层（12）、应变片（13）、应力-应变仪（14）、计算机（15）、液压泵站及操控台（16）、反光片（17）和测线缠绕装置（19）；其中，所述PVC有机玻璃板（4）设置在无承载板相似模拟架（1）的侧面上，所述侧护板（5）设置在PVC有机玻璃板（4）的中部并与无承载板相似模拟架（1）连接；所述无承载板相似模拟架（1）上位于所述PVC有机玻璃板（4）的上方设置有所述线圈支撑杆（6）；所述线圈支撑杆（6）穿过测线缠绕装置滚动轮（18），测量线圈（7）缠绕在测线缠绕装置（19）的滚动轮（18）上，测量线圈（7）通过测量线（2）与模拟输气管（9）上的测点连接，所述模拟输气管（9）埋于河沙（8）内，测点上设置应变片（13），应变片（13）采集的数据通过线路传至应力-应变仪（14）上；所述液压千斤顶（11）、千斤顶支撑板（11a）、可折叠式胶带铺层（12）组合成可局部和整体均可升降的承载板，以便用于支承河沙（8），液压千斤顶（11）通过液压泵站及操作台（16）实现可控伸缩；所述反光片（17）贴在沙体上，随沙体的移动而移动，反光片与有机玻璃板的摩擦较小，能够实现与沙体的协同移动，通过观测反光片的移动，观测沙体的移动状况；所述液压泵站及操控台（16）由所述计算机控制。2.根据权利要求1所述的沙漠地区煤层顶板垮落与输气管道协同变形物理模拟装置，其特征在于：所述无承载板相似模拟架上设置有相似模拟架固定孔（3），所述PVC有机玻璃板（4）通过螺栓固定在相似模拟架固定孔（3）内，所述侧护板（5）也通过螺栓设置在无承载板相似模拟架（1）上，所述线圈支撑杆（6）选用钢管，测量线（2）选用带有刻度的并涂有润滑油的卷尺。3.根据权利要求1所述的沙漠地区煤层顶板垮落与输气管道协同变形物理模拟装置，其特征在于：所述PVC有机玻璃板（4）的下部边缘位于所述液压千斤顶（11）处于完全收缩时的高度，所述千斤顶支撑板（...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文，王伟超，李化敏，李东印，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41