[发明专利]一种可重复模拟采煤工作面底板透水系数的教学实验装置

说明书

本发明公开了一种可重复模拟采煤工作面底板透水系数的教学实验装置，包括模拟架(1)和设置在其中的煤层(2)和其他多个岩层，在所述煤层(2)上方设置有含水层(3)，在所述含水层(3)中设置有含水层模拟系统(4)，所述含水层模拟系统(4)包括矩形的水袋(401)，所述水袋(401)的顶板和底板为高强度的塑胶板，四周为高强度的塑胶片，所述水袋(401)的左右两侧分别连接有第一智能控压水箱(402)和第二智能控压水箱(403)，在所述水袋(401)的底板上设置有多个喷水孔(404)。

技术领域

本发明涉及矿山机械及教育领域，特别是涉及一种可重复模拟采煤工作面底板透水系数的教学实验装置。

背景技术

近几年来，相似材料模拟理论和技术的也在不断发展中，各大高校利用相似模拟技术建立各种相似模拟架，并被广泛应用于能源矿产开发做各种工程中，同时也促进了相似模拟技术的发展。实践证明，物理相似模拟技术在采矿、水工、岩土等工程领域已被大量应用，取得了丰硕成果，在实际工程中的成功应用已充分证明了这种技术的实用性。

随着开采难度的增大，现在更多的水下开采，开采条件也更加复杂，所以利用大型相似模拟实验研究含水层的研究越来越多，但是目前相似模拟实验中模拟含水层底板透水系数的研究还没有，但十分迫切。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可重复模拟采煤工作面底板透水系数的教学实验装置。

一种可重复模拟采煤工作面底板透水系数的教学实验装置，包括模拟架和设置在其中的煤层和其他多个岩层，在所述煤层上方设置有含水层，在所述含水层中设置有含水层模拟系统，所述含水层模拟系统包括矩形的水袋，所述水袋的顶板和底板为高强度的塑胶板，四周为高强度的塑胶片，所述水袋的左右两侧分别连接有第一智能控压水箱和第二智能控压水箱，在所述水袋的底板上设置有多个喷水孔。

本发明所述的可重复模拟采煤工作面底板透水系数的教学实验装置，其中，所述喷水孔从前到后共7排，每排的中部均设置在所述水袋的长度方向的中线上，第1排和第7排的所述喷水孔的个数为30，第2排和第6排的所述喷水孔的个数为20，第3排～第5排的所述喷水孔的个数为10，所述喷水孔的直径为2mm；

所述水袋的长宽高分别为5000mm、1500mm和16mm，所述塑胶板的厚度为3mm，所述水袋的内部空腔的高度为10mm，所述第一智能控压水箱进水，压力区间为0-4.5MPa，所述第二智能控压水箱出水，压力区间为0-3.5MPa，压力最大控制精度为0.1MPa。

本发明所述的可重复模拟采煤工作面底板透水系数的教学实验装置，其中，在模拟开始时，所述水袋的内部装满石蜡并冷藏，固定成型，然后作为一层岩层铺设到预设的所述含水层的位置，设置在所述含水层的中部，四周用骨料铺设；

刚开始进水时，使用温度为45℃～60℃的水，慢慢融化石蜡并排除，所述第一智能控压水箱的压力比所述第二智能控压水箱大1.5MPa，2小时内逐步下降到0.5MPa的压差。

本发明所述的可重复模拟采煤工作面底板透水系数的教学实验装置，其中，在所述煤层的下方100mm处设置有压力传感器，所述压力传感器的数量为36个，从前到后共3排，每排12个，右方向上相邻两个所述压力传感器之间的距离为800mm，前后方向上相邻两个所述压力传感器之间的距离为420mm。

本发明所述的可重复模拟采煤工作面底板透水系数的教学实验装置，其中，在所述煤层上方5H、10H和20H位置处分别设置包括多种裂隙的第一裂隙带、第二裂隙带和第三裂隙带，其中，H为所述煤层的高度；

所述第一裂隙带的长和宽分别为2200mm和1000mm，所述第二裂隙带的长和宽分别为1100mm和500mm，所述第三裂隙带的长和宽分别为500mm和250mm。