专利名称：松散承压含水层载荷传递作用的实验装置的制作方法
技术领域：
松驗压含水层载荷传递作用的实織置 技术领域本实用新颦涉及松,压含水层载荷麟作用的实織置，尤其适用于研究松Ifclcffi含水层的载荷^ll作用，为我国部分矿区在邻近松,压含水层 时工作 面^E架鄉事^l^理论指导。背景狱松tfci:压含水层(以下简称"四含")广泛分布于我国黄淮地区，其顶板由总厚80 100m的粘土和砂质粘土纟賊，塑性指数为16. 9 35. 9，可塑性强，分布稳 定，隔水舰。"四含"本身由貪泥砂砾的粘iJI砂S腿，平均总厚度35 德， 属于承压含條。尽管其顶板隔水性良好，与iW7jC及一、二三含7jC层力JC力联 系，但其本身折具有的# 相当巨大，其层间的横向水力縣辦。"四含"底部^Pi維zW,而M:接与縣地层呈角度不齡，它们之间在天然剝牛下就存在l定的、^^各异的水力縣，故"四含"可以沿浅部裂隙带和煤层采动裂隙 ^AI作丽影响廳的开采。我国华东矿区部分矿井在邻近"四含"瓶时频繁发生多fe^场压^^故，造 成了严重的经,失。此鄉轉故有其内在的规律性，共同特点是在基岩顶界面 存在"四含"，JX作面^^厚度较薄，用传统的矿压理论难以解释此， 故 的鹏。为了査清工作面发ffi鄉故的原因，以ffi^取相应的预防措施，^!似事故，发生，首5te当明确松,压含水层的载荷传递作用，艮P:上覆岩层与"四 含"之间是如何相互作用的，"四含"又是怎样作用于下部岩层的。目前，在我国 矿业领舰没顿究该方面的实^g。实新型内容本实用新梨的目的提供一种结构简单，模拟效果好的松,压含水层载荷传递作用的实验装置。本实用新魁松tfciii含水层载荷^ii^用的实^g，包括模拟台架、设在台架内^m^验的MM和岩层，在岩层中敷设有松 压含水层，松tfcP:压含水层ns面间隔设有多个应力传感器，台架侧面设有与松,压含水层相,的水压 控制系统，松m压含水层与水腿制系粒间jl,设有水阀、水压表和水压传感 器。J^fe^^压含水层由魏水砂嘴料的密封7條构成；戶;M7jC压控制系统包括 ±7|^升降架，上7jCll升降架上部设有Jl7jC箱，下部设有下7K箱，上下水箱之间设有相S^接fi^管和hK管，下7KII内设有伺船Jc泵，上7jclf设有iiJl松t^压含滤的餘管。本实用新型細与w现场"四含"相似的类似介质，根据具体工作面的"四含" 、"四含"水压和覆岩结构进行模拟，皿压力传 来记录"四含"顶 界面和底界面上走向方向的压力分布，以便考察"四含"的载荷传递作用。松ts^压^K层材)N^W^ "四含"W^的相似性，體密闭性好，^14能高，可 以领!H^向方向，压含7jc层顶界面和底界面的水压值，明确开sei程中走向方向上的水压变 1律；可以测K^同埋深、不同厚度、不同7jC压的松,压含水层条件下，^X作面的走向压力分布规律。对于下部存在两层邻近关!H的情况，可 以Mii实验方案，对比研究松,压含水层对邻近关键层的复合破断影响。水压控 制台可调节水压，以满足不同的承压水头，确保与采矿现场的一致性。伺服水泵1001/min的供水量可以及时彬尝采动过程中水砂柴^f只的波动变化。用途多元化，可以研究松E^压含水层的走向应力分布情况，以^t邻近关键层破断的影响。
图i为松i^含水层载荷传递作用的实^s。图2为图l的A-A剖视图。 图3为图l的B-B剖视图。
具体实施方式
以下结合附图中的实施例对本实用新型作进一步描述图1所示，本实用新型主要由模拟台架1、松t^压含水层2和水JBS制系统 ■。台架1内i^^l!^实验的煤层3和不同介质的岩层，在煤层3上方不同水层2，松,压含水层2由M水砂,料2—1的密 封機2-2构成，骨料为颗粒相对比较大的石子，图2戶标。松i^c压含水层2顶 底面间隔设有多个应力传感器5，图3所示。台架1侧面设有与松,压含水层2 相雜的水ffi^制系统，水JSS制系统由上7嫌12，下7嫌13， ±7嫌升降架15， 注水管9、 g管10和i^K管11构成，上7KH升降架15设在±7， 12与下7KH 13之间，±7嫌升降架15内设有连接±7嫌12与下7jCffi 13之间的的^7jC管10和 ±7夂管11,下7嫌13内设有饲胁K泵14，上7嫌设有魏松驗压含水层2的注 水管9， ^7jC管9与松驗压含水层2相通，之间",竊水阀6、水压表7和水压 传感器8。 7jcm^M^7K管9和水阀6 ^A^J7K^ 2-2中，MJl7KII升降架15可 以调节i^KH 12的高度，以满足不同的7K压。松t^压含水层2的压力水头高， 与ife^层4容E^生的压强相匹配，实验中魏f棘压水的水头恒定。采动引起 的密il7K^2-2的術只变化必然会导致i^E力水头的波动，因此实验中，切关注 勿M12内的水位变化， 一旦7jC位下降，随之启动饲月^K泵14， ，l&K管10溢 水为止。移动J^KII升降架15，将^7jC管10的顶端调至该高度，然后由下而战 层铺^M，当铺至敝驗压含水层2时，安^7jC砂袋2-2，打开水阀6，用木嫩 IfoK砂柴，排尽,气泡，待水位稳定且^7jC管10^7jC后，关闭水阀6，然后完成 鄉的其他分展。开^31程中，密切留意上7嫌12内的7K位变化，每隔一段时间记录压力传麟5的读数。饲胁Jc泵和m;K管的稳压功能可以确保水压稳定。可以通 ai^l升降架调节上7Kf昏的高度，来调节水压，以模拟不同采深的工作面。
权利要求1. 松TOI:压含水层载荷〗铖作用的实^1，包括模拟台架(l)、设在台架(l)内^M^，的,(3)和岩层，，征在于在岩层中敷设有松,压^7jC层的(2)，松|^压含水层(2) 面间隔设有多个应力传感器(5)，台架(l)侧面设有与 松i^Jl含7KM(2)相连接的水压控制系统，松驗压含水层②与水ffi^制系^t 间W^设有水阀(6)、水压表(7)和水压传自(8)。
2. 職棚要求l臓W舰压含水层载荷娜乍用的实^g，辦征在 于m^松t^压含水层(2)由魏水砂啃料(2-1)的密封7條(2-2)构成。
3. 職权利要求1臓的松驗压含水层载荷传递作用的实^g，辦征在 于戶J ^K雖制系统包括上維升降架(15)， ±7嫌升降架(15)上部设有±7嫌 (12)，下部设有下水箱(13)，上下7j^箱之间设有相互连接的溢水管(10)和上水管 (11)，下糊"3)内设有饲月l7K泵(14)，上7Klt设有^l松t^压含水层(2)的注水 管(9)。
专利摘要一种松散承压含水层载荷传递作用的实验装置，包括模拟台架、设在台架内模拟现场实验的煤层和岩层，在岩层中敷设有松散承压含水层，松散承压含水层顶底面间隔设有多个应力传感器，台架侧面设有与松散承压含水层相连接的水压控制系统，松散承压含水层与水压控制系统之间顺序设有水阀、水压表和水压传感器。根据具体工作面的“四含”埋深、“四含”水压和覆岩结构进行模拟，能测试开采走向上承压含水层顶界面和底界面的水压值，明确开采过程中走向上的水压变化规律，同时测试不同埋深、不同厚度、不同水压的松散承压含水层条件下，采煤工作面的走向压力分布规律。适用于研究松散承压含水层的载荷传递作用，为我国部分矿区在邻近松散承压含水层采煤时工作面发生压架突水事故提供理论指导。
文档编号G01N3/12GK201037819SQ20072003700
公开日2008年3月19日 申请日期2007年4月20日 优先权日2007年4月20日
发明者娄金福, 庄德林, 朱卫兵, 许家林 申请人:中国矿业大学