[发明专利]矿井透水相似模拟实验装置及方法

说明书

本申请提供矿井透水相似模拟实验装置及方法，涉及矿井透水演变过程相似模拟领域，该系统包括煤矿物理模拟模块、上覆岩层加载模块、底板水压加载模块、水源控制模块、水流速度监测模块、压力监测模块、实验数据采集模块，其中，煤矿物理模拟模块，用于模拟岩层；上覆岩层加载模块，用于对所述煤矿物理模拟模块产生压力；底板水压加载模块，用于对所述煤矿物理模拟模块相对的产生压力并且传递压力数值；该设计能够通过物理装置对矿井进行透水相似模拟，并能够建立以矿井透水相似模拟实验装置为基础的实验方法，这对于探究矿井透水影响因素和机理具有重要意义。因此借助相似模拟试验能够比较直观形象地模拟出各种破坏问题。

技术领域

本申请涉及矿井透水演变过程相似模拟领域，尤其涉及矿井透水相似模拟实验装置及方法。

背景技术

目前存在的技术中，针对矿井透水过程的研究，大多数是依靠理论分析和数值模拟。然而理论分析和数值模拟缺乏关键性参数，两者都是基于某个理论框架或者某些假设的，都是比较抽象的，都不能代替实验的作用。就数值模拟和物理实验的结果可靠性而言：数值模拟方法在模拟分析过程中，往往要对边界条件和材料属性进行简化，不但对分析结果产生影响，而且结构离散化的形式不同，得到的结果和精度也不同，随机性比较大，可信度降低。由于以上理论分析和数值模拟的局限性，就导致对矿井透水问题不能够进行较为全面的分析和研究。

发明内容

本申请提供了一种矿井透水相似模拟实验装置及方法，能够对矿井透水情况进行准确模拟。

本申请的实施例提供了矿井透水相似模拟实验装置，包括:

煤矿物理模拟模块，用于模拟岩层；

上覆岩层加载模块，与所述煤矿物理模拟模块连接，用于对所述煤矿物理模拟模块产生压力；

底板水压加载模块，与所述煤矿物理模拟模块连接，用于对所述煤矿物理模拟模块相对的产生压力并且传递压力数值；

水源控制模块，与所述煤矿物理模拟模块连接，用于向所述煤矿物理模拟模块输水，并控制向所述煤矿物理模拟模块输水时的水量以及输水压强；

水流速度监测模块，设置在所述煤矿物理模拟模块侧方，用于检测所述煤矿物理模拟模块中的水流速度；

压力监测模块，设置在所述煤矿物理模拟模块上，用于监测所述煤矿物理模拟模块的压力变化；

实验数据采集模块，与所述水流速度监测模块、所述压力检测模块相连接，用于采集所述水流速度监测模块、所述压力检测模块监测到的数据。

在本申请提供的矿井透水相似模拟实验装置中，所述煤矿物理模拟模块包括顶部岩层、粉砂岩层、石灰岩层、砂质泥岩、煤层、底部岩石层、熔岩水层、钢化玻璃和设置在两侧的加压装置，所述顶部岩层、所述粉砂岩层、所述石灰岩层、所述砂质泥岩、所述煤层、所述底部岩石层、所述熔岩水层由上到下依次叠设，所述钢化玻璃设置在岩层的两侧。

在本申请提供的矿井透水相似模拟实验装置中，所述上覆岩层加载模块包括采用设定质量的负重物体，所述负重物体设置在所述煤矿物理模拟模块的顶部。

在本申请提供的矿井透水相似模拟实验装置中，所述底板水压加载模块包括：抬升机构、第一压力控制器、钢板，所述抬升机构上连接有所述钢板，平行放置在底板处，所述抬升机构与所述第一压力控制器电连接，所述第一压力控制器能够调节所述抬升机构的输出压力大小，所述抬升机构能够将实时压力传给所述第一压力控制器。

在本申请提供的矿井透水相似模拟实验装置中，所述水源控制模块包括：水泵、水袋以及水流量控制台，所述水泵与所述水袋连接，所述水泵与所述水流量控制台电连接，所述水流量控制台能够控制水泵的流量。