矿井隐蔽水害危险源效应实验系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及危险源效应实验技术领域，尤其涉及一种矿井隐蔽水害危险源效应实验系统及方法。该系统包括实验平台，实验平台包括沙槽，沙槽的内部设有物理模型；沙槽的左侧壁和右侧壁上对应设有含水层进水口和含水层出水口，含水层进水口与含水层供水箱相连通，含水层出水口与含水层排水箱相连通；沙槽的前侧壁上设有多个测压口以及一个危险源进水口，沙槽的外部设有与测压口一一对应的多个测压管，各测压口分别与各测压管对应连接，危险源进水口与危险源供水箱相连通。本发明专利技术便于掌握矿井隐蔽水危险源水文地质效应，对危险源的朔源定位具有很大的实际意义，对灾害预警和防治水工程投入具有十分重要的意义。有十分重要的意义。有十分重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
矿井隐蔽水害危险源效应实验系统及方法


[0001]本专利技术涉及危险源效应实验
，尤其涉及一种矿井隐蔽水害危险源效应实验系统及方法。

技术介绍

[0002]隐蔽导水陷落柱和导水断层是煤层底板最严重的隐蔽水危险源，已经在许多煤矿造成了突水淹井灾害。目前，尚没有有效的物探方法能够查明隐蔽水危险源，所以陷落柱和断层突水淹井的风险仍然无法控制。此类灾害频繁发生的主要原因之一就是危险源的效应没有掌握，因此现有技术无法对隐蔽水危险源进行确认或定位。
[0003]因此，研发矿井隐蔽水危险源水文地质效应的试验技术，对危险源的朔源定位具有很大的实际意义，对灾害预警和防治水工程投入具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，用以解决现有技术无法对隐蔽水危险源进行确认或定位的问题。
[0005]本专利技术提供一种矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，包括实验平台，所述实验平台包括沙槽，所述沙槽的内部设有物理模型；所述沙槽的左侧壁和右侧壁上对应设有含水层进水口和含水层出水口，所述含水层进水口与含水层供水箱相连通，所述含水层出水口与含水层排水箱相连通；所述沙槽的前侧壁上设有多个测压口以及一个危险源进水口，所述沙槽的外部设有与所述测压口一一对应的多个测压管，各所述测压口分别与各所述测压管对应连接，所述危险源进水口与危险源供水箱相连通。
[0006]根据本专利技术提供的一种矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，所述物理模型包括从下至上依次设置的底板隔水层、含水层和顶板隔水层，所述含水层中设有危险源结构，所述危险源结构的上下两端分别与所述顶板隔水层、所述底板隔水层对应连接；其中，所述危险源结构为导水陷落柱或导水断层。
[0007]根据本专利技术提供的一种矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，所述含水层中设有温度传感器，所述温度传感器分别与温度传感器线缆的一端相连，所述沙槽的前侧壁上设有传感器线缆通孔，所述温度传感器线缆的另一端穿过所述传感器线缆通孔与数据采集仪相连。
[0008]根据本专利技术提供的一种矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，所述含水层包括检测区和非检测区，所述检测区设有多个检测点，在各所述检测点处分别设有所述温度传感器。
[0009]根据本专利技术提供的一种矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，在所述含水层中靠近所述沙槽的左侧壁的位置处设有进水端砾石带，在所述含水层中靠近所述沙槽的右侧壁的位置处设有排水端砾石带。
[0010]根据本专利技术提供的一种矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，所述危险源进水口和所述测压口均设置于所述沙槽的前侧壁底部，且所述危险源进水口设置于所述沙槽的前侧
壁的中间位置处，多个所述测压口分别设置于所述危险源进水口的左右两侧。
[0011]根据本专利技术提供的一种矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，在所述含水层供水箱的外侧壁上部设有第一溢流槽，所述含水层供水箱的底部设有第一排泄孔，所述第一排泄孔与所述第一溢流槽相连通；在所述含水层排水箱的外侧壁上部设有第二溢流槽，所述含水层排水箱的底部设有第二排泄孔，所述第二排泄孔与所述第二溢流槽相连通；在所述含水层排水箱的外侧壁上部还设有第三溢流槽，所述危险源进水口和所述危险源供水箱之间通过所述第三溢流槽相连通。
[0012]根据本专利技术提供的一种矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，在各所述测压口处分别连接有放水管，所述放水管上设有放水阀门。
[0013]本专利技术还提供一种矿井隐蔽水害危险源效应实验方法，采用上述的矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，包括：
[0014]在含水层的检测区设置导水陷落柱，进行导水陷落柱位于检测区的效应检测实验；
[0015]或，在含水层的检测区设置导水断层，进行导水断层位于检测区的效应模拟实验；
[0016]或，在含水层的非检测区设置导水断层，进行导水断层位于非检测区的效应检测实验；
[0017]或，在含水层的非检测区设置导水陷落柱，进行导水陷落柱位于非检测区的效应模拟实验。
[0018]根据本专利技术提供的一种矿井隐蔽水害危险源效应实验方法，所述导水陷落柱位于检测区内的效应检测实验，具体包括：
[0019]在沙槽的底板上铺设膨润土层作为底板隔水层；
[0020]在所述底板隔水层内设置多个带有编号的测压检测管，使各测压检测管的管口朝上且高于所述底板隔水层的上表面，并确保各测压检测管的管口中心对应设置在检测区内的各检测点坐标处，然后将各测压检测管与所述沙槽的前侧壁上的多个测压口一一对应连接；
[0021]在检测区内的危险源坐标处设置危险源检测管，是所述危险源检测管的管口朝上且高于所述底板隔水层的上表面，然后将所述危险源检测管与所述沙槽的前侧壁上的危险源进水口相连；
[0022]在检测区内的危险源坐标处设置圆柱筒；
[0023]在所述底板隔水层上铺设石英砂作为含水层；
[0024]向所述圆柱筒内充填砾石，直至砾石的高度与所述含水层的厚度相同为止，然后拔出所述圆柱筒，并向遗留的空间充填满石英砂；
[0025]在所述含水层的左右两端分别开挖进水槽和排水槽，然后向所述进水槽中填满砾石形成进水端砾石带，向所述排水槽中填满砾石形成排水端砾石带；
[0026]将多个带有编号的温度传感器对应地插设在各测压检测管的管口位置处，然后将各温度传感器线缆分别穿过传感器线缆通孔并接入数据采集仪对应的节点上；
[0027]在所述含水层上铺设膨润土层作为顶板隔水层；
[0028]向含水层供水箱注水，使所述含水层供水箱内的水头与第一溢流槽的溢流口位置保持一致；
[0029]当含水层出水口开始溢流时，观测各测压管的水位，以检测区内顺水流方向各检测点连线为纵剖面，以垂直水流方向的各检测点连线为横剖面，绘制纵剖面水头线图和横剖面水头线图；
[0030]打开各放水阀门，取水样测取目的离子的浓度，作为含水层水质的本底值；
[0031]当含水层出水口出现稳定溢流，且纵剖面和横剖面的水头接近正常时，记录时间，实验开始；读取并记录各测压管的水头值和各检测点的温度值；打开危险源的进水阀门，向危险源提供恒定水头P、恒定温度为T、恒定离子浓度为C的水；
[0032]每隔预定时间读取一次水头和水温数据，并及时绘制纵剖面、横剖面水头线图和水温线图；
[0033]当纵剖面和横剖面各检测点前后两次水头变化量小于1mm，且前后2次纵剖面和横剖面各测点的温度差小于0.1度时，则认为流场稳定；
[0034]当流场稳定时，依次打开各放水阀门，接取水样用于浓度分析；然后关闭危险源的供水阀门；
[0035]清洗所述含水层，直到目的离子浓度与本地值误差小于预定值为止。
[0036]本专利技术提供的矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，通过在沙槽的内部设置物理模型，在沙槽的左侧壁和右侧壁上分别设置含水层进水口和含水层出水口，将含水层进水口与含水层供水箱相连通，将含水层出水口与含水层排水箱相连通，通过在沙槽的前侧壁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，其特征在于：包括实验平台，所述实验平台包括沙槽，所述沙槽的内部设有物理模型；所述沙槽的左侧壁和右侧壁上对应设有含水层进水口和含水层出水口，所述含水层进水口与含水层供水箱相连通，所述含水层出水口与含水层排水箱相连通；所述沙槽的前侧壁上设有多个测压口以及一个危险源进水口，所述沙槽的外部设有与所述测压口一一对应的多个测压管，各所述测压口分别与各所述测压管对应连接，所述危险源进水口与危险源供水箱相连通。2.根据权利要求1所述的矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，其特征在于：所述物理模型包括从下至上依次设置的底板隔水层、含水层和顶板隔水层，所述含水层中设有危险源结构，所述危险源结构的上下两端分别与所述顶板隔水层、所述底板隔水层对应连接；其中，所述危险源结构为导水陷落柱或导水断层。3.根据权利要求2所述的矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，其特征在于：所述含水层中设有温度传感器，所述温度传感器与温度传感器线缆的一端相连，所述沙槽的前侧壁上设有传感器线缆通孔，所述温度传感器线缆的另一端穿过所述传感器线缆通孔与数据采集仪相连。4.根据权利要求3所述的矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，其特征在于：所述含水层包括检测区和非检测区，所述检测区设有多个检测点，在各所述检测点处分别设有所述温度传感器。5.根据权利要求2所述的矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，其特征在于：在所述含水层中靠近所述沙槽的左侧壁的位置处设有进水端砾石带，在所述含水层中靠近所述沙槽的右侧壁的位置处设有排水端砾石带。6.根据权利要求1所述的矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，其特征在于：所述危险源进水口和所述测压口均设置于所述沙槽的前侧壁底部，且所述危险源进水口设置于所述沙槽的前侧壁的中间位置处，多个所述测压口分别设置于所述危险源进水口的左右两侧。7.根据权利要求1所述的矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，其特征在于：在所述含水层供水箱的外侧壁上部设有第一溢流槽，所述含水层供水箱的底部设有第一排泄孔，所述第一排泄孔与所述第一溢流槽相连通；在所述含水层排水箱的外侧壁上部设有第二溢流槽，所述含水层排水箱的底部设有第二排泄孔，所述第二排泄孔与所述第二溢流槽相连通；在所述含水层排水箱的外侧壁上部还设有第三溢流槽，所述危险源进水口和所述危险源供水箱之间通过所述第三溢流槽相连通。8.根据权利要求1所述的矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，其特征在于：在各所述测压口处分别连接有放水管，所述放水管上设有放水阀门。9.一种矿井隐蔽水害危险源效应实验方法，其特征在于：采用如权利要求1至8任一项所述的矿井隐蔽水害危险源效应实验系统，包括：在含水层的检测区设置导水陷落...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱敬宾，徐鲁勤，王经明，王锦鹏，金涛，
申请(专利权)人：中化地质矿山总局地质研究院，
类型：发明
国别省市：