一种矿井透水漫延过程模拟实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种矿井透水漫延过程模拟实验装置，包括透水源、透水触发装置、立体化透水漫延巷道和数据采集系统，透水源由一个高位水槽提供，该高位水槽的水槽底板安设在一个由钢支架支撑的可调整高度的平台上；透水触发装置由两道串联的抽拉门构成；立体化透水漫延巷道使用透明有机玻璃搭建，布置有水平巷道、倾斜巷道、交叉巷道、分岔巷道和风门；数据采集系统包括CCD摄像机、图像采集卡、数据传输电缆线和计算机。该装置可以模拟分析透水量、透水速度、巷道断面参数、巷道布置方式等因素对透水漫延的影响，并量化其影响程度，为矿井防治水提供技术支持。
【专利说明】一种矿井透水漫延过程模拟实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及矿井防治水工程【技术领域】，尤其涉及一种矿井透水漫延过程模拟实验装置。
【背景技术】
[0002]目前，矿井透水事故的危害一直比较严重，特别是近年来随着开采深度、强度、速度、规模的增加和扩大，矿井透水水害日益严重，已成为仅次于瓦斯的第二大灾害。据国家安全生产监督管理总局政府网站事故统计，2000年至2013年间，我国矿井透水事故多达605起，遍布全国多个省区，死亡多达3605人，同时也给国家、煤炭企业造成了重大的经济损失和严重的环境破坏，由此可见，开展矿井防治水研究工作具有重要的意义。
[0003]现有技术中，大量的实验研究工作集中于矿井岩体裂隙演化与突水通道形成机理和采动岩体应力与渗流变化规律方面，对矿井透水后水流的动力学特征及漫延流动规律研究较少，然而矿井透水后水流漫延流动状况对透水事故严重性具有非常直接的影响。矿井透水后水流的时空分布及动力学特征，对准确评估井下工作人员、矿井设施及设备所面临的危害、制定避灾路线和合理配置应急救援资源非常重要。因此，建立一套矿井透水漫延过程模拟实验平台，研究分析透水量、透水速度、巷道断面参数、巷道布置方式等因素对透水漫延路径及透水水流动力学特征的影响，并量化其影响程度，对矿井防治水具有重要意义。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种矿井透水漫延过程模拟实验装置，该装置可以模拟分析透水量、透水速度、巷道断面参数、巷道布置方式等因素对透水漫延的影响，并量化其影响程度，为矿井防治水提供技术支持。
[0005]一种矿井透水漫延过程模拟实验装置，所述装置包括透水源、透水触发装置、立体化透水漫延巷道和数据采集系统，其中:
[0006]所述透水源由一个高位水槽提供，该高位水槽的水槽边壁和底板均为透明有机玻璃，使用玻璃结构胶密封固定，水槽底板安设在一个由钢支架支撑的可调整高度的平台上，水槽边壁留有出水孔，通过软管连接到巷道透水处，并在所述软管上安装有节流阀；
[0007]所述透水触发装置由两道串联的抽拉门构成，设立在巷道透水处，其中一个抽拉门为刚性塑料板，另一个抽拉门上打造有多个圆孔；在巷道边壁内侧布设卡槽和上端安设卡壳，且在抽拉门边缘镀有铝箔并涂加黄油，抽拉门上端安装把手并配以钢丝绳用以提升抽拉门；
[0008]所述立体化透水漫延巷道使用透明有机玻璃搭建,布置有水平巷道、倾斜巷道、交叉巷道、分岔巷道和风门，且所述风门用玻璃结构胶固定在巷道壁上；
[0009]所述数据采集系统包括CCD摄像机、图像采集卡、数据传输电缆线和计算机；其中，四组CXD摄像机沿透水路径拼接布置，另外一组CXD摄像机与上述四组CXD摄像机垂直布置。
[0010]在所述立体化透水漫延巷道的各巷道中布设有易漂浮于水流中的示踪漂浮物。
[0011]所述装置还包括透水水流回收再利用装置，该透水水流回收再利用装置包括一个矩形水箱，使用该矩形水箱收集透水水流，并配备有水泵抽回高水槽，且在高水槽回水管上安装有电磁流量计。
[0012]由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，该装置可以模拟分析透水量、透水速度、巷道断面参数、巷道布置方式等因素对透水漫延的影响，并量化其影响程度，为矿井防治水提供技术支持。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0014]图1为本实用新型所提供矿井透水漫延过程模拟实验装置的整体结构示意图；
[0015]图2为本实用新型所提供的实验装置中一个抽拉门的结构示意图；
[0016]图3为本实用新型所提供的实验装置中另一个抽拉门的结构示意图；
[0017]图4为本实用新型所提供的实验装置中倾斜巷道剖面(C-C剖面)结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
[0019]本实用新型所提供的模拟实验装置以一个可调节水压的高位水槽为透水源，并配备两道抽拉门组合进行透水触发，可以较好地实现不同透水量和透水速度的透水场景，便于实验分析多种透水漫延情景和透水水流动力学特征；同时建立带有水平巷道、倾斜巷道、交叉巷道、分岔巷道和风门的立体化巷道模型，并采用无干扰的图像测速技术，可以较全面地模拟分析透水量、透水速度、巷道断面参数、巷道布置方式等因素对透水漫延的影响，从而获得典型的矿井透水水流动力学特征和透水漫延规律，下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本实用新型所提供矿井透水漫延过程模拟实验装置的整体结构示意图，所述装置主要包括透水源、透水触发装置、立体化透水漫延巷道和数据采集系统，其中:
[0020]所述透水源由一个高位水槽11提供，该高位水槽11的水槽边壁和底板均为透明有机玻璃，使用玻璃结构胶密封固定，水槽底板安设在一个由钢支架支撑的可调整高度的平台上，可实现不同水压的透水，水槽边壁留有出水孔，通过软管12连接到巷道透水处，并在软管上安装节流阀13控制水槽出水流量；
[0021]所述透水触发装置由两道串联的抽拉门构成，设立在巷道透水处，一个抽拉门为刚性塑料板02，如图2为一个抽拉门的结构示意图；另一个抽拉门03上打造有多个圆孔，如图3为另一个抽拉门的结构示意图，在巷道边壁内侧布设卡槽和上端安设卡壳，以保证抽拉门提升和下闭时处于竖直方向，抽拉门边缘镀有铝箔并涂加黄油，以增强抽拉门与巷道边壁内侧卡壳的密封性，抽拉门上端安装把手并配以钢丝绳用以提升抽拉门，以不同的提升高度组合和提升速度控制两个抽拉门的开合大小及快慢，可以模拟不同位置、不同透水量和透水速度的透水场景；
[0022]所述立体化透水漫延巷道04使用透明有机玻璃搭建，布置有水平巷道41、交叉巷道42、倾斜巷道43、分岔巷道44和风门45，倾斜巷道剖面结构如图4所示，风门45用玻璃结构胶固定在巷道壁上，通过风门45的开合可以模拟多种漫延路径；具体实现中，在所述立体化透水漫延巷道04的各巷道中布设有易漂浮于水流中的示踪漂浮物，便于对多种透水漫延路径和水流速度进行实验分析；
[0023]所述数据采集系统05包括CXD摄像机51、图像采集卡52、数据传输电缆线53和计算机54 ;其中，四组CCD摄像机沿透水路径拼接布置，统一标定后可以获得较大区域的透水水流运动轨迹，另外一组CXD摄像机与上述四组CXD摄像机垂直布置，主要记录透水水流下游运动轨迹。
[0024]另外，为增强摄像清晰度，在巷道另一侧布置两个直射灯55，采用该数据采集系统05可以无干扰地获取瞬时的矿井透水三维流动信息，具体来说:
[0025]该数据采集系统05使用一^^六路图像采集卡52实现五组CXD摄像机同步采样，采用数据传输电缆线53将摄像机记录图像数据传输到计算机54内存进行存储，并进一步运用数字图像处理技术较全面地模拟分析透水量、透水速度、巷道断面参数、巷道布置方式等因素对透水漫延的影响，以获得典型的矿井透水水流动力学特征和透水漫延规律。
[0026]另外，所述装置还包括透水水流回收再利用装置，该透水水流回收再利用装置包括一个矩形水箱06，使用该矩形水箱06收集透水水流，并配备有水泵抽回高水槽，且在高水槽回水管上安装有电磁流量计，用于监测回水流量。
[0027]综上所述，本实用新型所提供的装置可以模拟分析透水量、透水速度、巷道断面参数、巷道布置方式等因素对透水漫延的影响，并量化其影响程度，为矿井防治水提供技术支持。
[0028]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种矿井透水漫延过程模拟实验装置，其特征在于，所述装置包括透水源、透水触发装置、立体化透水漫延巷道和数据采集系统，其中: 所述透水源由一个高位水槽提供,该高位水槽的水槽边壁和底板均为透明有机玻璃，使用玻璃结构胶密封固定，水槽底板安设在一个由钢支架支撑的可调整高度的平台上，水槽边壁留有出水孔，通过软管连接到巷道透水处，并在所述软管上安装有节流阀； 所述透水触发装置由两道串联的抽拉门构成，设立在巷道透水处，其中一个抽拉门为刚性塑料板，另一个抽拉门上打造有多个圆孔；在巷道边壁内侧布设卡槽和上端安设卡壳，且在抽拉门边缘镀有铝箔并涂加黄油，抽拉门上端安装把手并配以钢丝绳用以提升抽拉门； 所述立体化透水漫延巷道使用透明有机玻璃搭建,布置有水平巷道、倾斜巷道、交叉巷道、分岔巷道和风门，且所述风门用玻璃结构胶固定在巷道壁上； 所述数据采集系统包括CCD摄像机、图像采集卡、数据传输电缆线和计算机；其中，四组CXD摄像机沿透水路径拼接布置，另外一组CXD摄像机与上述四组CXD摄像机垂直布置。
2.根据权利要求1所述矿井透水漫延过程模拟实验装置，其特征在于， 在所述立体化透水漫延巷道的各巷道中布设有易漂浮于水流中的示踪漂浮物。
3.根据权利要求1所述矿井透水漫延过程模拟实验装置，其特征在于，所述装置还包括透水水流回收再利用装置，该透水水流回收再利用装置包括一个矩形水箱，使用该矩形水箱收集透水水流，并配备有水泵抽回高水槽，且在高水槽回水管上安装有电磁流量计。
【文档编号】G01N15/08GK204128779SQ201420678748
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】吴建松, 秦跃平, 刘鹏, 童兴, 宋怀涛, 杨元强 申请人:中国矿业大学(北京)