煤礦突水模型試驗用雙向變截面水壓承載循環試驗系統的制作方法
【專利摘要】一種用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環試驗系統，包括水壓加載部分和水壓承載部分。水壓加載部分由現有技術的供水箱、加載水泵、水壓計、控水閥與進水、排水管等組成，控制加載水壓的大小、實現水壓循環加載；水壓承載部分，由變截面水壓承載組件和變水位水壓承載組件組成，設置在一密閉的主框架內形成。變截面水壓承載組件，由變截面儲水箱、變截面擋水板及變截面透水板組成。變水位水壓承載組件，由變水位儲水箱、變水位擋水板及變水位透水板組成。根據試驗要求，設計分體的變截面擋水板位置以及確定變水位擋水板遮擋位置，實現雙向變截面水壓承載循環。
【專利說明】煤礦突水模型試驗用雙向變截面水壓承載循環試驗系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種水壓承載循環試驗系統，特別是一種煤礦突水模型試驗用雙向變截面水壓承載循環試驗系統。
【背景技術】
[0002]煤礦礦井突水掘進或采礦過程中當巷道揭穿導水斷裂、富水溶洞、積水老窿等地質構造時，大量地下水突然涌入礦山井巷的現象。礦井突水一般來勢兇猛，常會在短時間內淹沒坑道，給礦山生產帶來危害，造成人員傷亡。歷史上出水量最大的幾次礦井突水事故，比如開灤范各莊礦2171工作面突水，河北金牛能源東龐礦2903工作面下巷掘進突水等都造成了巨大的人員和財產損失。因此煤礦突水研究一直是煤礦相關研究的重點，具有重大的社會、經濟效益。
[0003]地質力學模型試驗是根據一定的相似原理對特定工程地質問題進行縮尺研究的一種方法，廣泛應用于建筑體及其地基、地下工程、煤礦等受外力作用過程中的變形形態、穩定安全度和破壞機理等研究。相對于理論研究和數值模擬研究，地質力學模型試驗可以模擬結構和周圍環境的整體性；能較好地模擬工程的施工工藝，以及荷載的作用方式及時間效應等；能研究工程的受力全過程；可以研究工程的極限荷載及破壞形態；可以給出直接形象的結果，故廣泛應用于相關研究領域，也形成了相對成熟的理論和應用體系。流固耦合地質力學模型試驗是在以前固體力學相似模擬的基礎之上，考慮流體(水、瓦斯等)的滲流等運動，研究流固兩相介質的相互作用，礦井突水即為其重要的研究對象。
[0004]目前國內煤礦領域各大高校、科研院所對流固耦合地質力學模型試驗也多有涉及，現有技術的水壓加載系統多為委托相關生產企業進行定制加工，試驗成本較大，還存在以下問題:加載過程受水泵的穩定性限制，加載的量程也限定在較小的范圍以內；加載的范圍固定且加載方式單一，底部加壓中難以實現局部加壓，且側壁加壓時難以實現變水位的加載，試驗完成后排水困難問題對整個模型試驗造成較大困擾。
【發明內容】
[0005]為了克服現有技術存在的問題，本發明的目的在于:提供易于安裝、操作方便、穩定安全、承載方式多樣且可變，能夠準確高效完成模型試驗的的水壓底部變截面加載和側壁變水位承載的煤礦突水模型試驗用雙向變截面水壓承載循環試驗系統。
[0006]為實現上述目的，本發明采用下述技術方案:
一種用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環試驗系統，包括水壓加載部分和水壓承載部分。
[0007]水壓加載部分由現有技術的供水箱、加載水泵、水壓計、控水閥與進水、排水管等組成，控制加載水壓的大小、實現水壓循環加載。
[0008]所述的水壓承載部分，由變截面水壓承載組件和變水位水壓承載組件組成，設置在一密閉的主框架內形成。[0009]所述的變截面水壓承載組件，由變截面儲水箱、變截面擋水板及變截面透水板組成。
[0010]所述的變水位水壓承載組件，由變水位儲水箱、變水位擋水板及變水位透水板組成。
[0011]優選的，所述的變截面儲水箱設置在水壓承載部分的最底部。
[0012]所述的變截面擋水板設置在所述的變截面儲水箱之上。
[0013]所述的變截面擋水板是分體的。
[0014]所述的變截面透水板設置在所述的變截面擋水板之上。
[0015]優選的，所述的變水位儲水箱豎直設置在一側。
[0016]所述的變水位擋水板豎直設置在所述的變水位儲水箱內側。
[0017]所述的變水位透水板豎直設置在所述的變水位擋水板內側。
[0018]本發明與以往水壓加載模型試驗系統相比，具有以下優點:
(1)取料易得、造價低廉，有更好的經濟性；
(2)易于安裝，便于更換、檢修，操作方便；
(3)可實現底部的變截面局部加壓與側壁的變水位加壓，加載范圍可控，精度較高；
(4)加載過程穩定安全，具有良好的適用性；
(5)可通過控水閥的協調工作實現水壓加載循環，有效節約水資源。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1:本發明結構示意圖。
[0020]圖中:
10—/Jc壓加載部分；
20—水壓承載部分，21—變截面水壓承載組件，211—變截面儲水箱，212—變截面擋水板，213—變截面透水板；22—變水位水壓承載組件，221—變水位儲水箱，222—變水位擋水板，223—變水位透水板；23—主框架。
實施例
[0021]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0022]參照附圖1，一種用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環試驗系統，由水壓加載部分10和水壓承載部分20形成。
[0023]水壓加載部分10由現有技術的供水箱、加載水泵、水壓計、控水閥與進水、排水管等組成，控制加載水壓的大小、實現水壓循環加載。
[0024]所述的水壓承載部分20，由變截面水壓承載組件21和變水位水壓承載組件22組成，設置在一密閉的主框架內形成23。
[0025]所述的變截面水壓承載組件21，由變截面儲水箱211、變截面擋水板212及變截面透水板213組成。
[0026]所述的變水位水壓承載組件22，由變水位儲水箱221、變水位擋水板222及變水位透水板223組成。
[0027]優選的，所述的變截面儲水箱211設置在水壓承載部分20的最底部。[0028]所述的變截面擋水板212設置在所述的變截面儲水箱211之上。
[0029]所述的變截面擋水板212是分體的。根據試驗要求，設計分體的變截面擋水板212位置
所述的變截面透水板213設置在所述的變截面擋水板212之上。
[0030]優選的，所述的變水位儲水箱221豎直設置在水壓承載部分20的一側。
[0031]所述的變水位擋水板222豎直設置在所述的變水位儲水箱內側。根據試驗設計水位來確定變水位擋水板222的遮擋位置，以滿足試驗要求。
[0032]所述的變水位透水板223豎直設置在所述的變水位擋水板222內側。
【權利要求】
1.一種用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環試驗系統，由水壓加載部分和水壓承載部分形成；其特征在于:所述的水壓承載部分，由變截面水壓承載組件和變水位水壓承載組件組成，設置在一密閉的主框架內形成。
2.根據權利要求1所述的一種用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環試驗系統，其特征在于:所述的變截面水壓承載組件，由變截面儲水箱、變截面擋水板及變截面透水板組成。
3.根據權利要求1所述的一種用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環試驗系統，其特征在于:所述的變水位水壓承載組件，由變水位儲水箱、變水位擋水板及變水位透水板組成。
4.根據權利要求2所述的一種用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環試驗系統，其特征在于:所述的變截面儲水箱設置在水壓承載部分的最底部。
5.根據權利要求2所述的一種用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環試驗系統，其特征在于:所述的變截面擋水板設置在所述的變截面儲水箱之上。
6.根據權利要求5所述的一種用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環試驗系統，其特征在于:所述的變截面擋水板是分體的。
7.根據權利要求2所述的一種用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環試驗系統，其特征在于:所述的變截面透水板設置在所述的變截面擋水板之上。
8.根據權利要求3所述的一種用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環試驗系統，其特征在于:所述的變水位儲水箱豎直設置在水壓承載部分的的一側。
9.根據權利要求3所述的一種用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環試驗系統，其特征在于:所述的變水位擋水板豎直設置在所述的變水位儲水箱內側。
10.根據權利要求3所述的一種用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環試驗系統，其特征在于:所述的變水位透水板豎直設置在所述的變水位擋水板內側。
【文檔編號】G01M99/00GK103674597SQ201310696435
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】武強, 牛磊, 李術才, 劉守強, 曾一凡 申請人:中國礦業大學(北京)