一种留设防水煤柱用于保水开采的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种留设防水煤柱用于保水开采的实验装置。本实用新型专利技术包括试验架；试验架四周的挡板内部自上而下分别有加载装置、上覆岩层、上煤层、中间岩层、下煤层、底板；上覆岩层设有含水层和隔水层，上煤层中设有防水煤柱和采空区，下煤层包含若干个第一油囊；每个第一油囊分别连接有进油管、第一出油管；上覆岩层、上煤层、下煤层以及中间岩层内有感应装置；本实用新型专利技术探究新煤层开采对其他煤层防水煤柱的影响；同时采用开采与回填相结合的方案，可以更好地探究煤矿开采产生采动裂隙的防护措施。

【技术实现步骤摘要】
一种留设防水煤柱用于保水开采的实验装置
本技术涉及一种煤矿保水开采实验装置，具体涉及一种留设防水煤柱用于保水开采的实验装置。
技术介绍
煤炭的大规模开采会造成地下含水层的破坏，带来地表和地下水资源的极大浪费。保水开采的目标是在防治采场突水的同时，对水资源进行有意识的保护，使煤炭开采对矿区水文环境的扰动量小于区域水文环境容量。在采煤过程中经常由于地下水的渗出导致煤矿突水事故的发生，不仅造成财产的破坏，而且对采煤人员的生命造成极大的威胁。煤炭开采时为了安全，在开采面留下不开采的部分，就是煤柱，煤柱是出于安全留设的类似于隔离带和承重墙的作用，它对于防护煤矿突水有重要的作用。另一方面，将工作面后方的采空区进行充填，从而控制保水层的移动和地表塌陷，有助于减少事故，改善井下安全状况。研究煤矿开采时防水煤柱的变化对保水开采至关重要。利用实验室相似模拟实验是研究保水采煤时防水煤柱变化的有效途径。CN202373226U的技术公布了一种防水煤柱留设试验模型，该实验模型非常形象直观的模拟出现场煤层开采时灰岩中水的运动情况，但是该技术仍有以下缺点需要优化：一方面，该新型只是模拟单煤层在开采时的煤柱的变化，而实际中采场突水多是由于多煤层之间的采动裂隙引起的；另一方面，当前的模拟多注重于研究防水煤柱的破坏规律，而对煤矿开采后的回填整治效果模拟甚少。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种留设防水煤柱用于保水开采的实验装置。该实验装置模拟多煤层开采时，新煤层开采对其他煤层防水煤柱的影响；同时采用开采与回填相结合的方案，可以更好地探究煤矿开采产生采动裂隙的防治措施。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样来实现的：一种留设防水煤柱用于保水开采的实验装置，包括试验架；试验架四周的挡板内部自上而下分别有加载装置、上覆岩层、上煤层、中间岩层、下煤层、底板；上覆岩层设有含水层和位于含水层下部的隔水层；上煤层中设有防水煤柱和采空区，防水煤柱和采空区相互间隔排列；下煤层包含若干个第一油囊；每个第一油囊分别连接有进油管、第一出油管；第一出油管、进油管、第一油囊、油囊罐之间构成一个闭合回路；上覆岩层、上煤层、下煤层以及中间岩层内有感应装置。本技术的进一步改进还有采空区设置有若干第二油囊；上下相邻的两个第二油囊之间由支撑棒支撑；每个第二油囊连接第二出油管。本技术的进一步改进还有，第一出油管、进油管上有流量控制阀，便于控制流量。本技术的进一步改进还有，试验架四周的挡板均为透明挡板，通过透明挡板可以观察内部情况。本技术的进一步改进还有，感应装置包括应力传感器、湿度传感器和位移传感器；应力传感器、湿度传感器、位移传感器这三个感应器分别通过导线与数据采集仪相连接；数据采集仪再与计算机相连接。本技术的有益效果：(1)该技术实验装置设置两煤层，模拟多煤层开采时，新煤层开采对其他煤层防水煤柱的影响，能够模拟出煤矿保水开采时不同煤层间的采动裂隙的变化；(2)该实验装置采用开采与回填相结合的方案，可以更好地探究煤矿开采时产生采动裂隙的防治措施。附图说明图1为本技术采空区未开采时实验装置图。图2为本技术采空区被开采后实验装置图。图3为本技术图1的局部剖视图。图4为单个第一油囊的连接管路示意图。图5为采空区未开采前的结构示意图。图中：1、试验架，2、加载装置，3、上覆岩层，4、中间岩层，5、挡板，6、采空区，7、防水煤柱，8、下煤层，9、油囊罐，10、第一油囊，11、第二油囊，12、第一出油管，13、第二出油管，14、底板，15、进油管，16、支撑棒，31、保水层，32、隔水层。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步描述。实施例1：一种留设防水煤柱用于保水开采的实验装置，包括试验架1；试验架1四周的挡板5内部自上而下分别有加载装置2、上覆岩层3、上煤层、中间岩层4、下煤层8、底板14；上覆岩层3设有含水层31和位于含水层31下部的隔水层32；上煤层中设有防水煤柱7和采空区6，防水煤柱7和采空区6相互间隔排列；下煤层8包含若干个第一油囊10；每个第一油囊10分别连接有进油管15、第一出油管12；第一出油管12、进油管15、第一油囊10、油囊罐9之间构成一个闭合回路；上覆岩层3、上煤层、下煤层8以及中间岩层4内有感应装置。该装置可以模拟多煤层开采时，新煤层开采对其他煤层防水煤柱的影响，能够模拟出煤矿保水开采时不同煤层间的采动裂隙的变化。实施例2：一种留设防水煤柱用于保水开采的实验装置，包括试验架1；试验架1四周的挡板5内部自上而下分别有加载装置2、上覆岩层3、上煤层、中间岩层4、下煤层8、底板14；上覆岩层3设有含水层31和位于含水层31下部的隔水层32；上煤层中设有防水煤柱7和采空区6，防水煤柱7和采空区6相互间隔排列；下煤层8包含若干个第一油囊10；每个第一油囊10分别连接有进油管15、第一出油管12；第一出油管12、进油管15、第一油囊10、油囊罐9之间构成一个闭合回路；上覆岩层3、上煤层、下煤层8以及中间岩层4内有感应装置。采空区6内设置有若干第二油囊11；上下相邻两个第二油囊11之间由支撑棒16支撑；每个第二油囊11连接第二出油管13；第一出油管12、进油管15上有流量控制阀；试验架1四周的挡板5均为透明挡板；感应装置包括应力传感器、湿度传感器和位移传感器；应力传感器、湿度传感器、位移传感器这三个感应器分别通过导线与数据采集仪相连接；数据采集仪再与计算机相连接。在进行煤矿模拟时候，首先将底板14、中间岩层4及其内部的上煤层及下煤层8按照一定角度填充，上煤层的采空区6用第二油囊11充满，上下两个第二油囊11之间用支撑棒16支撑，下煤层8及保水煤柱7用油囊填充满，然后填充上覆岩层3，对于中间岩层4及上覆岩层3模型以砂子作骨料，以石膏、碳酸钙为粘结材料，分层铺设构成，模型上边界加载装置2用液压千斤顶加压来实现垂直应力补偿；在进行煤层开挖前，通过第二出油管13抽取第二油囊11，第二油囊11被抽干后，上下两个第二油囊内11内的支撑棒16倒下，形成采空区6，然后逐步向外抽取第一油囊10，同时观察采空区6、上覆岩层3、保水煤柱7、上煤层、下煤层8及中间岩层4的变化。此外，当第一油囊10内被抽干后，可以通过进油管15向第一油囊10内填充油，模拟回填时各岩层的变化；上覆岩层3、上煤层、下煤层8以及中间岩层4内有应力传感器、位移传感器和湿度传感器，可以随时监测矿压、位移和湿度变化情况，准确得出煤层保水开采时岩层的破坏及恢复规律。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种留设防水煤柱用于保水开采的实验装置，包括试验架(1)；所述试验架(1)四周的挡板(5)内部自上而下分别有加载装置(2)、上覆岩层(3)、上煤层、中间岩层(4)、下煤层(8)、底板(14)；所述上覆岩层(3)设有含水层(31)和位于含水层(31)下部的隔水层(32), 其特征在于：所述上煤层中设有防水煤柱(7)和采空区(6)，防水煤柱(7)和采空区(6)相互间隔排列；所述下煤层(8)包含若干个第一油囊(10)；所述每个第一油囊(10)分别连接有进油管(15)、第一出油管(12)；所述第一出油管(12)、进油管(15)、第一油囊(10)、油囊罐(9)之间构成一个闭合回路；所述上覆岩层(3)、上煤层、下煤层(8)以及中间岩层(4)内有感应装置。

【技术特征摘要】
1.一种留设防水煤柱用于保水开采的实验装置，包括试验架(1)；所述试验架(1)四周的挡板(5)内部自上而下分别有加载装置(2)、上覆岩层(3)、上煤层、中间岩层(4)、下煤层(8)、底板(14)；所述上覆岩层(3)设有含水层(31)和位于含水层(31)下部的隔水层(32),其特征在于：所述上煤层中设有防水煤柱(7)和采空区(6)，防水煤柱(7)和采空区(6)相互间隔排列；所述下煤层(8)包含若干个第一油囊(10)；所述每个第一油囊(10)分别连接有进油管(15)、第一出油管(12)；所述第一出油管(12)、进油管(15)、第一油囊(10)、油囊罐(9)之间构成一个闭合回路；所述上覆岩层(3)、上煤层、下煤层(8)以及中间岩层(4)内有感应装置。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金志远，许猛堂，赵小英，
申请(专利权)人：贵州理工学院，
类型：新型
国别省市：贵州,52