三维煤层开采模拟系统的制作方法

本实用新型涉及采矿模拟试验技术领域，特别是涉及一种三维煤层开采模拟系统。

背景技术：

三维物理模拟实验中煤层的开采是关乎试验真实性和可靠性的关键。目前三维物理模拟实验煤层开采一般采用一次性采出一进刀煤层、利用抽钢板或木板的方法模拟煤层开采，这种方法仅仅是二维开采方法，并不能满足三维开采的需要。以往的二维煤层开采方法促使上覆岩层在工作面上方一次性垮落，没有充足的时间使上方岩层形成结构，使得试验现象并不明显，试验模拟不够真实，不能还原煤矿真实开采。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种三维煤层开采模拟系统，解决目前煤层开采模拟试验现象不明显、不真实的问题。

本实用新型提供一种三维煤层开采模拟系统，包括网格形气囊垫、连通器、稳压装置、气压加载装置和控制装置，网格形气囊垫包括沿横向和纵向均匀布置的多个气囊，气囊上设置有注气嘴，注气嘴连接有气管，气囊的一侧的下部内凹形成用于布置气管的气管通道，连通器包括主管路和与主管路连接的多个支管路，支管路上设置有阀门，支管路连接气管，主管路经出气管连接稳压装置，稳压装置经进气管连接气压加载装置，气压加载装置信号连接控制装置。

进一步的，稳压装置包括稳压泵和设置于稳压泵上的压力表，稳压泵分别连接出气管和进气管。

进一步的，气压加载装置包括柱塞泵、安全阀、压力控制模块和流量控制模块，柱塞泵上设置安全阀，柱塞泵经进气管连接稳压泵，进气管上设置压力控制模块和流量控制模块。

进一步的，控制装置包括控制器和与控制器信号连接的显示器，控制器分别信号连接压力控制模块和流量控制模块。

进一步的，气囊的内凹处设置注气嘴。

进一步的，气囊由橡胶材料制成。

与现有技术相比，本实用新型的三维煤层开采模拟系统具有以下特点和优点：

本实用新型的三维煤层开采模拟系统，结构简单，便于装配和拆卸，便于试验操作，依次卸载气囊，促使气囊上覆岩层形成较明显的宏观结构，可真实模拟煤层开采以还原煤矿真实开采。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本实用新型三维煤层开采模拟系统的结构示意图；

图2为本实用新型三维煤层开采模拟系统中网格形气囊垫的结构示意图；

图3为本实用新型三维煤层开采模拟系统中气囊的结构示意图；

图4为图3中气囊的右视图；

其中，1、网格形气囊垫，11、气囊，12、注气嘴，2、气管，3、连通器，31、阀门，41、出气管，42、进气管，5、稳压泵，51、压力表，6、气压加载装置，7、控制装置。

具体实施方式

如图1至图4所示，本实施例提供一种三维煤层开采模拟系统，网格形气囊垫1包括多个气囊11，气囊11由橡胶材料制成，多个气囊11沿横向和纵向均匀布置。气囊11的一侧的下部内凹形成用于布置气管2的气管通道，气囊11的内凹处设置有注气嘴12，注气嘴12连接气管2。稳压装置包括稳压泵5和设置于稳压泵5上的压力表51。连通器3包括主管路和与主管路连接的多个支管路，支管路上设置有阀门31，支管路连接气管2，主管路经出气管41连接稳压泵5的出气口，稳压泵5的进气口连接进气管42。气压加载装置6包括柱塞泵、安全阀、压力控制模块和流量控制模块，柱塞泵经进气管42连接稳压泵5，柱塞泵上设置安全阀，进气管42上设置压力控制模块和流量控制模块。气压加载装置信号连接控制装置7，具体的，控制装置7包括控制器和与控制器信号连接的显示器，控制器分别信号连接压力控制模块和流量控制模块。

本实施例的三维煤层开采模拟系统，利用其模拟煤层开采的过程如下：

(1)依据实验研究要求及实际地质条件，选择合适的三维物理实验设备和相似材料，设计合理的模型，铺设煤层底板和传感器；

(2)在三维试验台标注所需铺设煤层的位置，依据模型设计要求选用网格形气囊垫1模拟煤层，依次打开控制装置7、气压加载装置6和稳压装置，向每一列每一排的气囊11中注入1MPa的气体，调节阀门31进行稳压；

(3)在网格形气囊垫1上方铺设模拟顶板，层与层之间铺撒定量云母粉，并铺设传感器进行实验数据的采集；

(4)模型静置24h进行垂直及水平附加应力加载，设定水压加载；

(5)根据煤层开采设定，依次打开与每一列每一排的气囊11连接的阀门31，释放气囊11中的气体进行泄压，以模拟实际开采进刀，记录试验现象和数据。

本实施例的三维煤层开采模拟系统，结构简单，便于试验的装配和拆卸，便于试验操作。对气囊11的压力加载均匀，使作用在试样表面上的力均匀。精确控制注气的压力和流量，随时调节注气的参数，便于进行不同类型的模拟试验。依次卸载气囊11，促使气囊11上覆岩层形成较明显的宏观结构，利用单元格开采方法，克服以往一次性二维全采的弊端，弥补具有时间效应的煤层真三维的空白，可真实模拟煤层开采以还原煤矿真实开采。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。