顶板高承压水采动疏放覆岩运动模式与流场分布相似试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种顶板高承压水采动疏放覆岩运动模式与流场分布相似试验装置及方法，其包括设置在煤层顶板内的含水层模拟系统，含水层模拟系统包括承压贮水层、进水管、设置在进水管上的进水阀、出水管、设置在出水管上的出水阀、补给管、设置在补给管上的补给阀、导流管、设置在导流管上的导流孔和控流阀，承压贮水层包括位于上层的补给层和位于下层的含水层，含水层模拟系统通过补给层可以实现含水层内承压水水量的静态或动态补给、水压的自动调节，并通过导流管、导流孔和控流阀可以实现承压水在覆岩导水裂隙中的导流和控流，再现承压水对采动覆岩导水裂隙的渗透、冲刷以及渗流突变形成突水通道的演化过程。

【技术实现步骤摘要】
顶板高承压水采动疏放覆岩运动模式与流场分布相似试验装置及方法
本专利技术涉及相似模拟试验领域，特别涉及一种顶板高承压水采动疏放覆岩运动模式与流场分布相似试验装置及方法。
技术介绍
我国煤炭开采强度高、深度大、区域广，煤矿水文地质条件较为复杂。近年来，我国在矿井水害监测及防治方面取得了大量研究成果，对各类水害发生机理有了较为明确的认识，防治技术、手段和方法多样且实用。随着东部煤炭资源开采殆尽，包括鄂尔多斯在内的西部地区丰富的煤炭资源逐步成为重点开发区域。由于西部地区大规模开发起步时间较晚，对矿区水文地质条件的认识和研究还不充分，使得许多矿井在开采过程中面临着严重的水害防治问题。以往我国矿井水害防治研究成果多集中于煤炭开采程度较高的东部矿区，对西部新近开发煤田的水文地质条件研究较少，对鄂尔多斯盆地白垩系含水层的认识还不全面，对特厚煤层开采顶板覆岩破坏规律与导水裂隙分布特征研究较少，对顶板巨厚含水层突涌水机理尚不十分清楚，对煤系与白垩系之间含、隔水层(如洛河组含水层、安定组隔水层、直罗组和延安组含水层)的研究也较少；另外，对煤层开采后顶板导水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.顶板高承压水采动疏放覆岩运动模式与流场分布相似试验装置，包括试验模型，所述试验模型从下到上依次包括煤层底板、开采煤层、煤层顶板，其特征在于：相似试验装置还包括设置在所述煤层顶板内的含水层模拟系统、通过所述含水层模拟系统给所述煤层顶板施加水压的水压加载系统，所述含水层模拟系统包括承压贮水层、进水管、设置在所述进水管上的进水阀、出水管、设置在所述出水管上的出水阀、补给管、设置在所述补给管上的补给阀、导流管、设置在所述导流管上的导流孔和控流阀，所述承压贮水层包括位于上层的补给层和位于下层的含水层，所述水压加载系统与所述补给层之间通过所述进水管联通，所述补给层还与所述出水管联通，所述补给层与所述含...

【技术特征摘要】
1.顶板高承压水采动疏放覆岩运动模式与流场分布相似试验装置，包括试验模型，所述试验模型从下到上依次包括煤层底板、开采煤层、煤层顶板，其特征在于：相似试验装置还包括设置在所述煤层顶板内的含水层模拟系统、通过所述含水层模拟系统给所述煤层顶板施加水压的水压加载系统，所述含水层模拟系统包括承压贮水层、进水管、设置在所述进水管上的进水阀、出水管、设置在所述出水管上的出水阀、补给管、设置在所述补给管上的补给阀、导流管、设置在所述导流管上的导流孔和控流阀，所述承压贮水层包括位于上层的补给层和位于下层的含水层，所述水压加载系统与所述补给层之间通过所述进水管联通，所述补给层还与所述出水管联通，所述补给层与所述含水层之间通过所述补给管联通，所述导流管连接在所述含水层上，通过导流管将含水层中的水注入到煤层顶板。


2.根据权利要求1所述的顶板高承压水采动疏放覆岩运动模式与流场分布相似试验装置，其特征在于：所述承压贮水层为长方体水袋。


3.根据权利要求1所述的顶板高承压水采动疏放覆岩运动模式与流场分布相似试验装置，其特征在于：所述导流管等间距的设置在所述含水层的底面。


4.根据权利要求1-3任一项所述的顶板高承压水采动疏放覆岩运动模式与流场分布相似试验装置，其特征在于：所述水压加载系统包括高压水管、水箱、水压控制装置、水压稳压装置，所述高压水管一端与所述水箱连通，另一端与所述承压贮水层上进水管连通，所述水压控制装置、水压稳压装置依次设置在所述水箱至所述进水管方向上。


5.根据权利要求1-3任一项所述的顶板高承压水采动疏放覆岩运动模式与流场分布相似试验装置，其特征在于：相似试验装置还包括信号采集与处理系统，所述信号采集与处理系统包括多场前兆信息采集与处理系统，所述多场前兆信息采集与处理系统包括埋设在所述含水层模拟系统下方的至少四个光纤应力传感器、光纤位移传感器、光纤声发射传感器、光纤渗压传感器、光纤温度传感器、和网络并行电路铜片电极。


6.利用上述1-5任一项所述的相似试验装置进行顶板高承压水采动疏放覆岩运动模式与流场分布相似试验的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)材料配置：依据待模拟的高承压含水层下开采煤层的水文地质条件和煤层及其顶底板岩层性质，确定煤层底板、开采煤层和煤层顶板各岩层相似模拟材料的配比，以此确定各岩层所需原料的用量，制备出流固耦合相似模拟材料，等待模型铺设；
2)模型制备：将搅拌均匀的煤层底板相似模拟材料铺设在模型存放腔底部，其上依次铺设开采煤层、煤层顶板相似模拟材料，且层与层之间铺撒定量的云母粉；煤层顶板相似模拟材料铺设过程中，依据开采煤层上覆承压含水层的层位，将含水层模拟系统埋设在煤层顶板相应岩层内，与此同时，在煤层顶板内含水层模拟系统下方预定监测位置埋设光纤应力传感器、光纤位移传感器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建，刘鑫，陈运生，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34