一种模拟采空区开采的方法及实现该方法的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采空区的模拟开采实验，具体地说，是一种模拟采空区开采的方法及实现该方法的装置。
【背景技术】
[0002]采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，采空区的存在使得矿山的安全生产面临很大的安全问题，人员与机械设备都可能掉入采空区内部受到伤害。在采空区上建筑时，有时仅采用地面各种保护措施难以保证地面建筑物的安全，所以，模拟采空区的开采方法就显得尤为重要。现有技术中，采空区物理模拟实验中，模拟采空区开挖的方法主要包括两种，一种是铁盒-拉出法，该方法的缺点是:由于上覆岩层的压力，导致铁盒往往很难拉出，实验效果欠佳；另一种是石蜡-电阻烧融法，该方法的缺点是:烧融所需时间长，不仅影响生态环境；而且，并不能得到良好的实验效果。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种实现方便、实验效果良好的模拟采空区开采的方法。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种模拟采空区开采的方法，包括以下步骤:
(1)根据待模拟采空区尺寸布置若干胶管并平铺，胶管长度、数量、半径根据采空区的尺寸确定；
(2)每根胶管内注满填充物，胶管两端端部打结并用钢丝缠绕打结处；
(3)在平铺且注满填充物的胶管上覆岩层，且所有胶管的一段端部裸露在上覆岩层外；胶管的物理性质及力学强度是主要是由其填充物的种类及颗粒级配来决定的；
(4)剪断胶管裸露在上覆岩层外的一端端部；
(5)采用空心管道从胶管剪断的端部插入胶管中，使得胶管内的填充物通过空心管道流出；填充物包括，细沙，泡沫小球，石膏粉等；根据采空区模拟实际需要的力学性质来选择填充物种类及其颗粒级配，可以选择一种或是多种混合；
(6)重复执行步骤(5)，即可模拟采空区开采。
[0005]优选的，所述胶管注满可流动填充物质后的抗压强度为0.5-20 mpa。
[0006]进一步的，本发明还提供了实现上述的一种模拟采空区开采的方法的装置，包括具有凹坑的主体若干平铺设置于所述凹坑内的胶管，所述胶管内注满可流动填充物质且两端端部打结并用钢丝缠绕打结处，在所述胶管上部上覆岩层，以及在模拟实验中用于插入所述胶管内放填充物的空心管道；所有所述胶管平铺设置后填满所述主体的凹坑。
[0007]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
本发明利用注满细可流动填充物质的胶管填满凹坑模拟采空区，胶管上覆岩层，然后通过空心管道对胶管进行放可流动填充物质，其模拟实验实现非常简单、方便，并且实验效果良好，有效地克服了现有技术中铁盒-拉出法由于上覆岩层的压力，导致铁盒往往很难拉出，实验效果欠佳，以及石蜡-电阻烧融法烧融所需时间长，不仅影响生态环境，而且，并不能得到良好的实验效果的缺陷。
【附图说明】
[0008]图1为本发明的局部示意图。
[0009]图2为本发明的结构示意图。
[0010]其中，附图标记对应的名称如下:1-主体，2-胶管，3-岩层。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
[0012]本实施例提供了一种模拟采空区开采的方法，该模拟采空区开采的方法设计原理是:采用注满细可流动填充物质的胶管填充凹坑，上覆岩层，然后对胶管进行放可流动填充物质，以此模拟采空区的开采。
[0013]本实施例实现模拟采空区开采的硬件如下:具有凹坑的主体，其为胶管提供设置安装位置；胶管，若干根，每根胶管内注满细可流动填充物质，胶管的数量、半径等规格根据凹坑的大小确定，而凹坑的大小又根据模拟的采空区尺寸确定，胶管两端打结；钢丝或铁丝，用于缠绕胶管两端的打结处，用于对两端紧固密封；空心管道，用于插入胶管内放可流动填充物质，空心管道的外径小于胶管的内径；岩层，覆盖于胶管的上部，可根据实验目的进行制作。
[0014]基于上述，本发明的具体实现方法如下:
(1)根据待模拟采空区尺寸布置若干胶管并平铺，胶管长度、数量、半径根据采空区的尺寸确定；
(2)每根胶管内注满细沙质，胶管两端端部打结并用钢丝缠绕打结处；
(3)在平铺且注满细沙的胶管上覆岩层，且所有胶管的一段端部裸露在上覆岩层外；
(4)剪断胶管裸露在上覆岩层外的一端端部；
(5)采用空心管道从胶管剪断的端部插入胶管中，使得胶管内的可流动填充物质通过空心管道流出；
(6)重复执行步骤(5)，即可模拟采空区开采。
[0015]本发明采用胶管配合空心管道放细沙实现对采空区的模拟，上覆岩层的压力并不影响正常的放沙动作，从而有效地克服了现有技术中铁盒-拉出法由于上覆岩层的压力，导致铁盒往往很难拉出，实验效果欠佳的问题；另一方面，空心管道放可流动填充物质实现方便、操作简单，且响应及时，从而克服了石蜡-电阻烧融法烧融所需时间长，不仅影响生态环境，而且，并不能得到良好的实验效果的缺陷。
[0016]按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种模拟采空区开采的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)根据待模拟采空区尺寸布置若干胶管并平铺，胶管长度、数量、半径根据采空区的尺寸确定；胶管尺寸由需模拟的采空区的大小来确定，确定方法如下: 胶管直径等于需模拟的采空区高度，采空区面积S=R*L*N、其中、R为胶管直径，L为胶管长度，N为平铺胶管的根数； (2)每根胶管内注满可流动填充物质，胶管两端端部打结并在打结处紧固密封； (3)在平铺且注满填充物的胶管上覆岩层，且所有胶管的一段端部裸露在上覆岩层外； (4)剪断胶管裸露在上覆岩层外的一端端部； (5)采用空心管道从胶管剪断的端部插入胶管中，使得胶管内的填充物通过空心管道流出； (6)重复执行步骤(5)，即可模拟采空区开采。
2.根据权利要求1所述的一种模拟采空区开采的方法，其特征在于，所述可流动填充物质包括沙、泡沫小球、石膏粉中的任意一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种模拟采空区开采的方法，其特征在于，所述胶管注满可流动填充物质后的抗压强度为0.5-20 mpa。
4.实现如权利要求1至3任一项所述的一种模拟采空区开采的方法的装置，其特征在于，包括具有凹坑的主体(1)，若干平铺设置于所述凹坑内的胶管(2)，所述胶管内注满填充物且两端端部打结并用钢丝缠绕打结处，在所述胶管上部上覆岩层(3)，以及在模拟实验中用于插入所述胶管内放可流动填充物质的空心管道；所有所述胶管平铺设置后填满所述主体的凹坑。
5.根据权利要求4所述的实现一种模拟采空区开采的方法的装置，其特征在于，所述可流动填充物质包括沙、泡沫小球、石膏粉中的任意一种或多种。
6.根据权利要求5所述的一种模拟采空区开采的方法，其特征在于，所述胶管注满可流动填充物质后的抗压强度为0.5-20 mpa。
【专利摘要】本发明公开了一种模拟采空区开采的方法，解决了现有技术中铁盒-拉出法和石蜡-电阻烧融法实现困难、实验效果欠佳的问题。该模拟采空区开采的方法包括以下步骤：（1）根据待模拟采空区尺寸布置若干胶管并平铺；（2）每根胶管内注满可流动填充物质，胶管两端端部打结并用钢丝缠绕打结处；（3）在平铺且注满可流动填充物质的胶管上覆岩层，且所有胶管的一段端部裸露在上覆岩层外；（4）剪断胶管裸露在上覆岩层外的一端端部；（5）采用空心管道从胶管剪断的端部插入胶管中，使得胶管内的可流动填充物质通过空心管道流出；（6）重复执行步骤（5），即可模拟采空区开采。本发明实现方便、简单，且实验效果良好，适合大范围的推广应用。
【IPC分类】G01N33-24
【公开号】CN104614505
【申请号】CN201510068749
【发明人】赵建军, 谭盛宇, 兰志勇, 巨能攀, 黄润秋
【申请人】成都理工大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月10日