用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環(huán)試驗系統(tǒng)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(huán)試驗系統(tǒng)，包括水壓加載部分和水壓承載部分。水壓加載部分由現(xiàn)有技術(shù)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(xiàn)水壓循環(huán)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(shè)置在一密閉的主框架內(nèi)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(jù)試驗要求，設(shè)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(xiàn)雙向變截面水壓承載循環(huán)。
【專利說明】用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環(huán)試驗系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種水壓承載循環(huán)試驗系統(tǒng)，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(huán)試驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[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(zhì)構(gòu)造時，大量地下水突然涌入礦山井巷的現(xiàn)象。礦井突水一般來勢兇猛，常會在短時間內(nèi)淹沒坑道，給礦山生產(chǎn)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(chǎn)損失。因此煤礦突水研究一直是煤礦相關(guān)研究的重點，具有重大的社會、經(jīng)濟效益。
[0003]地質(zhì)力學模型試驗是根據(jù)一定的相似原理對特定工程地質(zhì)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(tài)、穩(wěn)定安全度和破壞機理等研究。相對于理論研究和數(shù)值模擬研究，地質(zhì)力學模型試驗可以模擬結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)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(tài)；可以給出直接形象的結(jié)果，故廣泛應用于相關(guān)研究領(lǐng)域，也形成了相對成熟的理論和應用體系。流固耦合地質(zhì)力學模型試驗是在以前固體力學相似模擬的基礎(chǔ)之上，考慮流體(水、瓦斯等)的滲流等運動，研究流固兩相介質(zhì)的相互作用，礦井突水即為其重要的研究對象。
[0004]目前國內(nèi)煤礦領(lǐng)域各大高校、科研院所對流固耦合地質(zhì)力學模型試驗也多有涉及，現(xiàn)有技術(shù)的水壓加載系統(tǒng)多為委托相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)進行定制加工，試驗成本較大，還存在以下問題:加載過程受水栗的穩(wěn)定性限制，加載的量程也限定在較小的范圍以內(nèi)；加載的范圍固定且加載方式單一，底部加壓中難以實現(xiàn)局部加壓，且側(cè)壁加壓時難以實現(xiàn)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。
實用新型內(nèi)容
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的在于:提供易于安裝、操作方便、穩(wěn)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(cè)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(huán)試驗系統(tǒng)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案:
[0007]一種用于煤礦突水模型試驗的雙向變截面水壓承載循環(huán)試驗系統(tǒng)，包括水壓加載部分和水壓承載部分。
[0008]水壓加載部分由現(xiàn)有技術(shù)的供水箱、加載水栗、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(xiàn)水壓循環(huán)加載。
[0009]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(shè)置在一密閉的主框架內(nèi)形成。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]優(yōu)選的，所述的變截面儲水箱設(shè)置在水壓承載部分的最底部。
[0013]所述的變截面擋水板設(shè)置在所述的變截面儲水箱之上。
[0014]所述的變截面擋水板是分體的。
[0015]所述的變截面透水板設(shè)置在所述的變截面擋水板之上。
[0016]優(yōu)選的，所述的變水位儲水箱豎直設(shè)置在一側(cè)。
[0017]所述的變水位擋水板豎直設(shè)置在所述的變水位儲水箱內(nèi)側(cè)。
[0018]所述的變水位透水板豎直設(shè)置在所述的變水位擋水板內(nèi)側(cè)。
[0019]本實用新型與以往水壓加載模型試驗系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)點:
[0020](I)取料易得、造價低廉，有更好的經(jīng)濟性；
[0021](2)易于安裝，便于更換、檢修，操作方便；
[0022](3)可實現(xiàn)底部的變截面局部加壓與側(cè)壁的變水位加壓，加載范圍可控，精度較局;
[0023](4)加載過程穩(wěn)定安全，具有良好的適用性；
[0024](5)可通過控水閥的協(xié)調(diào)工作實現(xiàn)水壓加載循環(huán)，有效節(jié)約水資源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1:本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中:
[0027]10—水壓加載部分；
[0028]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。
具體實施例
[0029]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0030]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(huán)試驗系統(tǒng)，由水壓加載部分10和水壓承載部分20形成。
[0031]水壓加載部分10由現(xiàn)有技術(shù)的供水箱、加載水栗、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(xiàn)水壓循環(huán)加載。
[0032]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(shè)置在一密閉的主框架內(nèi)形成23。
[0033]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。
[0034]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。
[0035]優(yōu)選的，所述的變截面儲水箱211設(shè)置在水壓承載部分20的最底部。
[0036]所述的變截面擋水板212設(shè)置在所述的變截面儲水箱211之上。
[0037]所述的變截面擋水板212是分體的。根據(jù)試驗要求，設(shè)計分體的變截面擋水板212
位置
[0038]所述的變截面透水板213設(shè)置在所述的變截面擋水板212之上。
[0039]優(yōu)選的，所述的變水位儲水箱221豎直設(shè)置在水壓承載部分20的一側(cè)。
[0040]所述的變水位擋水板222豎直設(shè)置在所述的變水位儲水箱內(nèi)側(cè)。根據(jù)試驗設(shè)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。
[0041]所述的變水位透水板223豎直設(shè)置在所述的變水位擋水板222內(nèi)側(cè)。
【權(quán)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(huán)試驗系統(tǒng)，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(shè)置在一密閉的主框架內(nèi)形成。
2.根據(jù)權(quán)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(huán)試驗系統(tǒng)，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(jù)權(quán)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(huán)試驗系統(tǒng)，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(jù)權(quán)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(huán)試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的變截面儲水箱設(shè)置在水壓承載部分的最底部。
5.根據(jù)權(quán)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(huán)試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的變截面擋水板設(shè)置在所述的變截面儲水箱之上。
6.根據(jù)權(quán)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(huán)試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的變截面擋水板是分體的。
7.根據(jù)權(quán)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(huán)試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的變截面透水板設(shè)置在所述的變截面擋水板之上。
8.根據(jù)權(quán)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(huán)試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的變水位儲水箱豎直設(shè)置在水壓承載部分的的一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)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(huán)試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的變水位擋水板豎直設(shè)置在所述的變水位儲水箱內(nèi)側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)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(huán)試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的變水位透水板豎直設(shè)置在所述的變水位擋水板內(nèi)側(cè)。
【文檔編號】G01M99/00GK203606161SQ201320836667
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】武強, 牛磊, 李術(shù)才, 劉守強, 曾一凡 申請人:中國礦業(yè)大學(北京)