一种模拟煤层顶板突水试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种模拟煤层顶板突水试验装置，包括三轴缸、配合套设在三轴缸两端的上压盖和下压盖，三轴缸侧壁上设置有进油口，设置在三轴缸内的橡胶密封套，橡胶密封套内从上到下依次套设有支撑筒、岩石试样、支撑环和下压头，支撑筒内滑动套设有上压头，上压头和支撑筒内壁之间设置有上环形密封圈和下环形密封圈，上压头底部同轴设置有圆台形压裂头，上压头上端伸出上压盖，下压头底端伸出下压盖，上压头和圆台形压裂头内设置有中空管道连接到注水管，下压头内设置有中空管道连接到集水管。本实用新型专利技术能够更加真实的模拟了煤层顶板的受力状况，更加符合实际的煤层顶板突水情况，对煤矿安全生产更具指导意义。

An experimental device for simulating roof water inrush from coal seam

The utility model discloses a water inrush test device for simulating coal seam roof, which comprises a triaxial cylinder, an upper pressure cover and a lower pressure cover arranged on both ends of the triaxial cylinder, an oil inlet arranged on the side wall of the triaxial cylinder, a rubber seal sleeve arranged in the triaxial cylinder, and a support cylinder, a rock sample sleeved in the rubber seal sleeve from top to bottom in turn. The upper ring seal ring and the lower ring seal ring are arranged between the upper pressure head and the inner wall of the support cylinder. A round fracturing head is arranged at the bottom of the upper pressure head coaxially. The upper end of the upper pressure head extends the upper pressure cover, the bottom end of the lower pressure head extends the lower pressure cover, the upper pressure head and the round table fracturing head. A hollow pipe is connected to the water injection pipe, and a hollow pipe is arranged in the lower pressure head to connect the water collecting pipe. The utility model can more truly simulate the stress state of the coal seam roof, more in line with the actual water inrush situation of the coal seam roof, and has more guiding significance for coal mine safety production.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟煤层顶板突水试验装置
本技术涉及煤矿安全试验装置领域，特别是涉及一种模拟煤层顶板突水试验装置。
技术介绍
我国是世界第一产煤大国，也是煤炭的消费大国，但随着开采深度、开采速度、开采范围的增加和扩大，来自煤层顶、底板的高承压水严重威胁着煤矿安全、高效生产。据统计，我国国有煤矿中半数煤矿存在突水危险，矿井突水事故频繁发生，给人民生命财产造成重大损失，其中顶板突水造成的伤亡和经济损失尤为严重。岩体中裂隙水的渗流非常复杂，岩体的受力状态，节理的分布等对岩体渗流都有着重要的影响。一般试验模型只能通过对岩石试样的三轴渗透试验计算岩石的渗透率，进而研究该岩石试样组成的上覆岩层是否会在采煤工作面发生顶板突水事故。此类一般模型的缺陷是没有考虑到岩体真实的受力状态，与突水破坏实际情况差别很大，一般模型这个较大缺陷对煤层顶板突水这一严重危害模拟研究不够理想，有待完善和改进。
技术实现思路
本技术针对上述一般模拟试验装置存在的缺陷，提供一种模拟真实受力状态下的煤层顶板突水试验装置。本技术的目的通过下述技术方案实现：一种模拟煤层顶板突水试验装置，包括三轴缸（8）、配合套设在三轴缸（8）两端的上压盖（4）和下压盖（13），所述三轴缸（8）侧壁上设置有进油口（9），设置在三轴缸（8）内的橡胶密封套（7），所述橡胶密封套（7）内从上到下依次套设有支撑筒（6）、岩石试样（12）、支撑环（14）和下压头（15），所述支撑筒（6）内滑动套设有上压头（2），所述上压头（2）和支撑筒（6）内壁之间设置有上环形密封圈（5）和下环形密封圈（10），所述上压头（2）底部同轴设置有圆台形压裂头（11），所述上压头（2）上端伸出上压盖（4），所述下压头（15）底端伸出下压盖（13），所述上压头（2）和圆台形压裂头（11）内设置有中空管道I（21）和中空管道II（111）连接到注水管（3），所述下压头（15）内设置有中空管道III（151）连接到集水管（16）。为了更好地实现本技术，所述上压头（2）顶端焊接有测位移变形手柄（1）。进一步地，所述下压头（15）和圆台形压裂头（11）通过螺纹连接。作为优选，所述支撑环（14）的外径与橡胶密封套（7）的内径相等，其表面光滑且上下两端分别与岩石试样（12）和下压头（15）接触紧密。本技术较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本技术能够更加真实的模拟了煤层顶板的受力状况，不仅考虑了煤层顶板承受点载荷的实际受力状态，还考虑了围压、保护煤柱会对煤层顶板形成裂缝和突水渗流造成一定影响的实际情况。本实验装置通过得到孔隙水压力、流量，流速等数据，计算出的渗透率更具说服力，更加符合实际的煤层顶板突水情况，对煤矿安全生产更具指导意义。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术的A-A剖面图。具体实施方式下面结合实施例对本技术作进一步地详细说明，但本技术的实施方式不限于此。实施例如图1和图2所示，一种模拟煤层顶板突水试验装置，包括三轴缸（8）、配合套设在三轴缸（8）两端的上压盖（4）和下压盖（13），所述三轴缸（8）侧壁上设置有进油口（9），设置在三轴缸（8）内的橡胶密封套（7），所述橡胶密封套（7）内从上到下依次套设有支撑筒（6）、岩石试样（12）、支撑环（14）和下压头（15），所述支撑筒（6）内滑动套设有上压头（2），所述上压头（2）和支撑筒（6）内壁之间设置有上环形密封圈（5）和下环形密封圈（10），所述上压头（2）底部同轴设置有圆台形压裂头（11），所述上压头（2）上端伸出上压盖（4），所述下压头（15）底端伸出下压盖（13），所述上压头（2）和圆台形压裂头（11）内设置有中空管道I（21）和中空管道II（111）连接到注水管（3），所述下压头（15）内设置有中空管道III（151）连接到集水管（16）。所述上压头（2）顶端焊接有测位移变形手柄（1）。所述下压头（15）和圆台形压裂头（11）通过螺纹连接。所述支撑环（14）的外径与橡胶密封套（7）的内径相等，其表面光滑且上下两端分别与岩石试样（12）和下压头（15）接触紧密。使用本技术装置进行试验时，按以下步骤进行：step1.组装试验装置，先将注水管（3）设置在上压头（2）内部，集水管（16）设置在下压头（15）内部，圆台形压裂头（11）通过螺纹安装在上压头（2）底端，上压头（2）通过环形密封圈与支撑筒（6）连接，再把下压头（15）、支撑环（14）、岩石试样（12）按顺序包裹于橡胶密封套（7）内，最后将橡胶密封套（7）安装在三轴缸（8）内部。step2.连接测量仪器，注水管（3）伸出加压头的一端连接水压控制仪，集水管（16）伸出下压头（15）的一端与流量仪连接，三轴缸（8）通过进油口（9）与油压控制系统连接。step3.调节测量仪器，油压系统油压控制在10Mpa左右，水压调试在8Mpa以内，流量仪选择合适的量程。step4.开始实验，打开油压控制系统，通过加载系统使上压头（2）发生位移进而使岩石试样（12）内部产生裂缝，同时记录位移量。打开水压控制仪和流量仪，记录水压以及一段时间内通过流量仪的流量变化。实验过程中：加载系统给测位移手柄施加额定载荷，该载荷通过上压头（2）传递到圆台形压裂头（11），圆台形压裂头（11）压裂岩石试样（12），此过程真实模拟了煤层顶板受到点载荷时的断裂状态；支撑环（14）对岩石试样（12）的裂缝发育以及裂缝中的渗流参数的影响真实模拟了采煤工作面开采过程中保护煤柱对上覆岩层的破坏和顶板突水渗流的影响情况；水流通过注水管（3），岩石试样（12），集水管（16）形成渗流回路，此渗透回路真实模拟了煤层顶板突水过程中水的渗流通路。综上所述，通过本实施例的描述，可以使本
人员更好的实施本方案。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟煤层顶板突水试验装置，包括三轴缸（8）、配合套设在三轴缸（8）两端的上压盖（4）和下压盖（13），所述三轴缸（8）侧壁上设置有进油口（9），其特征在于：所述模拟煤层顶板突水试验装置还包括设置在三轴缸（8）内的橡胶密封套（7），所述橡胶密封套（7）内从上到下依次套设有支撑筒（6）、岩石试样（12）、支撑环（14）和下压头（15），所述支撑筒（6）内滑动套设有上压头（2），所述上压头（2）和支撑筒（6）内壁之间设置有上环形密封圈（5）和下环形密封圈（10），所述上压头（2）底部同轴设置有圆台形压裂头（11），所述上压头（2）上端伸出上压盖（4），所述下压头（15）底端伸出下压盖（13），所述上压头（2）和圆台形压裂头（11）内设置有中空管道I（21）和中空管道II（111）连接到注水管（3），所述下压头（15）内设置有中空管道III（151）连接到集水管（16）。

【技术特征摘要】
1.一种模拟煤层顶板突水试验装置，包括三轴缸（8）、配合套设在三轴缸（8）两端的上压盖（4）和下压盖（13），所述三轴缸（8）侧壁上设置有进油口（9），其特征在于：所述模拟煤层顶板突水试验装置还包括设置在三轴缸（8）内的橡胶密封套（7），所述橡胶密封套（7）内从上到下依次套设有支撑筒（6）、岩石试样（12）、支撑环（14）和下压头（15），所述支撑筒（6）内滑动套设有上压头（2），所述上压头（2）和支撑筒（6）内壁之间设置有上环形密封圈（5）和下环形密封圈（10），所述上压头（2）底部同轴设置有圆台形压裂头（11），所述上压头（2）上端伸出上压盖（4），所述下压头（15）底端伸出下压盖（13），...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦坤，杜锋，马鸣啸，庞英坤，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南,41