一种矿井地下水库煤柱稳定性的相似模拟装置及实验方法制造方法及图纸

一种矿井地下水库残留煤柱稳定性的相似模拟装置及实验方法，属于煤矿采空区建设地下水库过程中煤柱稳定性的实验室测试装置及方法。相似模拟装置主要包括加载系统、声发射系统、注水系统、流量采集系统以及应变测试系统。测试方法的主要步骤包括：运用无线应力传感器实测整个采区开采过程中煤柱的采动应力，根据实测应力设计煤柱试样应力路径；根据相似比建立煤矿采空区残留煤柱模型；在煤柱顶部施加现场采动应力至稳定状态；向腔体注水至要求水位，加入示踪剂，判断煤柱是否贯通；根据实验目的设置相应的净水时间、水流冲蚀速度等参数。在实验过程中记录煤柱声发射信号、煤柱变形量等参数，实验结束后CT扫描煤柱，观测内部裂隙发育情况。

【技术实现步骤摘要】
一种矿井地下水库煤柱稳定性的相似模拟装置及实验方法
本专利技术涉及一种矿井地下水库煤柱稳定性的相似模拟装置及实验方法，具体是一种利用煤矿采空区建设矿井地下水库过程中残留煤柱稳定性的试验装置及相应的实验方法。
技术介绍
根据中国工程院研究，中国西部地区煤炭产量约占全国煤炭产量的80％。然而，中国西部地区生态环境脆弱，水资源严重短缺，仅占全国水资源的3.9％，高强度开采破坏了岩层结构，地表水和地下水渗入采空区，导致地表植被死亡、荒漠化加剧，脆弱的生态环境已经严重制约和影响了该区域经济和社会发展。因此，如何实现煤炭安全高效开采与地下水资源保护相协调，是当前中国西部矿区煤炭开采所面临的重大挑战。针对西部生态脆弱矿区煤炭开采与水资源保护的矛盾，利用煤矿采空区建立地下水库的保水开采理念，不仅可以实现对矿井水的储存与调用，还可以利用采空区冒落的矸石对矿井水进行过滤、沉淀、吸附、离子交换等自净化处理，解决了传统保水开采技术(充填开采、条带开采、限高开采等)存在的效率低、效益差、资源采出率低等问题。但在矿井地下水库建设过程中，工作面残留煤柱受到多次采动应力的影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿井地下水库煤柱稳定性的相似模拟装置及实验方法，其特征是：/na、建设矿井地下水库残留煤柱稳定性相似模拟装置，包含加载系统、声发射系统、注水系统、流量采集系统以及应变测试系统。/nb、加载系统采用伺服控制系统进行加载控制，分三个液压千斤顶，应力范围为0-100MPa，用于实现煤柱应力的加载；/nc、声发射系统通过固定在煤柱试样的表面的声发射探头监测煤柱裂隙发育情况，声发射探头根据监测要求布置，并从声发射数据接口与声发射采集系统相连；/nd、注水系统用来向腔体内注入矿井水以及含示踪剂矿井水，同时可以控制腔体内矿井水压，具体由液压泵通过注入接口向密封腔体内注水；/ne、流量采集系统则采用流...

【技术特征摘要】
1.一种矿井地下水库煤柱稳定性的相似模拟装置及实验方法，其特征是：
a、建设矿井地下水库残留煤柱稳定性相似模拟装置，包含加载系统、声发射系统、注水系统、流量采集系统以及应变测试系统。
b、加载系统采用伺服控制系统进行加载控制，分三个液压千斤顶，应力范围为0-100MPa，用于实现煤柱应力的加载；
c、声发射系统通过固定在煤柱试样的表面的声发射探头监测煤柱裂隙发育情况，声发射探头根据监测要求布置，并从声发射数据接口与声发射采集系统相连；
d、注水系统用来向腔体内注入矿井水以及含示踪剂矿井水，同时可以控制腔体内矿井水压，具体由液压泵通过注入接口向密封腔体内注水；
e、流量采集系统则采用流量计通过放水接口监测密封腔体内矿井水的流速，同时用储水槽来收集试验过后的矿井水，监测水质变化。；
f、应变监测系统用于监测煤柱试样的变形，根据具体监测要求，在煤柱试样模型表面布置相应的应变片，通过应变采集接口与应变采集系统相连；
g、相似模型装置还包括密封胶套、金属垫片、承压框架、密封腔体等装备。构建相似模拟装置后，进行煤柱稳定性相似模拟试验。


2.运用矿井地下水库残留煤柱稳定性的相似模拟装置进行煤柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张村，刘金保，任赵鹏，陈彦宏，赵毅新，
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