[发明专利]一种基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台

权利要求书

1.一种基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其特征在于：包括模拟架(9)和设置在其中的煤层(20)和其他多个岩层，在所述煤层(20)上方设置有含水层(18)，在所述含水层(18)中设置有含水层模拟系统，所述含水层模拟系统包括设置在前侧的第一进水管(10)和后侧的第二进水管(11)，所述第一进水管(10)和所述第二进水管(11)的一端封闭，另一端与智能控压水箱(12)相连，在所述第一进水管(10)上连接有多个第一喷水管(13)，在所述第二进水管(11)上连接有多个第二喷水管(14)，所述第一喷水管(13)和所述第二喷水管(14)交错分布在所述第一进水管(10)和所述第二进水管(11)之间，在所述第一喷水管(13)和所述第二喷水管(14)的左右两侧分别设置有一排喷水孔；

在所述煤层(20)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(15)、第二裂隙带(16)和第三裂隙带(17)，其中，H为所述煤层(20)的高度。

2.根据权利要求1所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其特征在于：在所述模拟架(9)的底板的上部铺设有垫层，在所述含水层(18)的下部铺设隔水层(19)，其中：

所述隔水层(19)采用如下重量比的材料制备而成：中砂：重晶石粉：滑石粉：凡士林：硅油：水泥：水＝11.50：11.50：2.30：1.16：1.16：1：2；

所述含水层(18)采用如下重量比的材料制备而成：中砂：重晶石粉：滑石粉：凡士林：硅油：水泥：水＝11.50：11.50：2.30：1.75：0.58：1：2。

3.根据权利要求2所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其特征在于：在所述模拟架(9)中设置有实时智能监测系统，包括渗压计、压力传感器和光学钻孔窥视仪，数量均为多个；

多个所述渗压计均匀设置在所述含水层(18)和所述隔水层(19)之间，所述压力传感器分为上下两层，设置在所述煤层(20)的下方，在所述煤层(20)的上方设置有三层所述光学钻孔窥视仪。

4.根据权利要求3所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其特征在于：所述第一裂隙带(15)的长和宽分别为2200mm和1000mm，所述第二裂隙带(16)的长和宽分别为1100mm和500mm，所述第三裂隙带(17)的长和宽分别为500mm和250mm；在所述第一裂隙带(15)中裂隙之间的间距为130-150mm，在所述第二裂隙带(16)中裂隙之间的间距为90-110mm，在所述第三裂隙带(17)中裂隙之间的间距为60-80mm，所有的裂隙的宽度为2.5-5.5mm，裂隙中以细中砂充填，填平。

5.根据权利要求1所述的基于含水层模拟装置的节能减排与安全采煤实验平台，其特征在于：所述裂隙采用裂隙预制装置制作而成，所述裂隙预制装置包括多个裂隙片(1)、裂隙片载体(9)和裂隙片固定盒，所述裂隙片固定盒包括水平设置的固定杆(2)，在所述固定杆(2)上设置有多个通孔(3)，在其中两个所述通孔(3)处活动连接有滑道(4)，所述滑道(4)为中空管状结构，所述滑道(4)和所述通孔(3)之间采用角度固定扣(5)连接，所述滑道(4)的两端分别处在所述角度固定扣(5)的上部和下部，且所述滑道(4)能够以所述角度固定扣(5)为轴在左右方向上自由旋转；

所述裂隙片载体(9)为长条形，在其上设置有多个裂隙片固定扣(6)，数量与所述通孔(3)的数量一致，在所述裂隙片固定扣(6)上活动连接有所述裂隙片(1)；

多个所述裂隙片(1)规格相同或者具有多种规格；所述裂隙片固定盒还包括两个固定柱(7)，在所述固定柱(7)下端固定有垫片(8)，所述固定杆(2)的两端分别固定在两个所述固定柱(7)的上端；多个所述通孔(3)以及多个所述裂隙片固定扣(6)均为等距分布，且相邻两个所述通孔(3)之间的距离与相邻两个所述裂隙片固定扣(6)之间的距离相等；所述滑道(4)的横截面以及所述通孔(3)均为长方形，尺寸设计为能够使所述裂隙片(1)穿过；所述裂隙片(1)能够以所述裂隙片固定扣(6)为轴在左右方向上自由旋转。