本發(fā)明涉及煤礦底板突水實驗，特別涉及一種用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置及方法。

背景技術：

1、巖溶水治理是一個涉及地質、水文、環(huán)境等多個領域的復雜問題，特別是在煤礦區(qū)，底板水壓的控制和治理尤為關鍵，煤礦區(qū)底板是指煤礦開采過程中，煤層下方的巖層，特別是指那些可能含有水體的巖層。底板水害是指在煤礦開采過程中，由于底板巖層中的水體受到開采活動的影響而引發(fā)的災害，如突水、涌水等。底板水害防治是煤礦安全生產(chǎn)中的一個重要環(huán)節(jié)。

2、煤礦區(qū)底板水害確實是指煤層下方的巖層受到影響，導致巖層下的水涌出或突出的現(xiàn)象，具體來說，底板水害是指在煤礦基建和生產(chǎn)過程中，地下水涌入采掘空間，造成淹沒巷道、工作面、采區(qū)、礦井的現(xiàn)象，是煤炭開采過程中一種突發(fā)性的地質災害。

3、現(xiàn)有技術的實驗裝置為了保證不受長久使用水產(chǎn)生的影響，以及實驗結束后需要清理設備水箱，然而水箱排空后，其內會有空氣，二是輸水過程中，管道內也可能會有殘留空氣，這些空氣在水箱內會影響水壓的加壓模擬效果等問題；另外，模擬測試時，需要在水中添加各種成分顆粒等，以此來模擬地下水以確保模擬材料在流體環(huán)境中的巖體變形和力學參數(shù)相似，由于傳感器位于充滿水的腔體內檢測，未溶解的固體顆粒需要得到妥善處理，因為未溶解的固體顆粒會影響模擬地下水的流動性和滲透性，導致影響檢測結構，從而不利于裝置進行實驗研究和分析，因此，本申請?zhí)峁┝艘环N用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置及方法來滿足需求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置及方法以解決現(xiàn)有的實驗裝置的水箱內可能會有殘留空氣，這些空氣在水箱內會影響水壓的加壓模擬效果等問題，以及未溶解的固體顆粒會影響模擬地下水的流動性和滲透性，導致影響檢測結構，從而不利于裝置進行實驗研究和分析的問題。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置及方法，包括用于模擬實驗的實驗臺和顯示控制系統(tǒng)，所述實驗臺連接有用于監(jiān)測和控制水壓的水壓控制機構、用于控制所述實驗臺兩側和上方壓力的液壓控制機構，顯示控制系統(tǒng)用于顯示實驗數(shù)據(jù)以及控制水壓控制機構和液壓控制機構；還包括排氣機構，用于向安裝在所述實驗臺上的水箱內加水加壓時排出空氣，所述排氣機構安裝在所述水箱上。

4、可選地，所述排氣機構包括固定連接在所述水箱上的第一固定環(huán)以及固定連接在所述水箱上的第二固定環(huán)，所述第一固定環(huán)上插接有固定管，所述固定管一側為安裝區(qū)，且所述固定管內端周側面固定連接有密封環(huán)墊，所述固定管外端固定連接有接管；所述密封環(huán)墊內開設有通孔，所述通孔滑動插接有排氣桿，所述排氣桿一端固定連接有位于所述水箱內的密封墊，所述排氣桿開設有第二氣孔，所述第二氣孔使所述水箱和外界連通。

5、可選地，所述排氣桿包括螺接固定的第一桿體和第二桿體，所述第二氣孔分別開設在所述第一桿體和第二桿體內。

6、可選地，所述密封墊周圍邊緣均向內彎折并形成翻邊。

7、可選地，所述固定管內端鉸接有和所述固定管內端形狀相適應的暫存組件，所述暫存組件包括一對第二支片，一對所述第二支片上方均固定連接有第一支片，所述第一支片周側面固定連接有加壓墊，所述加壓墊和所述第一支片之間均轉動連接有固定桿，兩個所述固定桿相對設置在所述固定管內端；多個所述第一支片之間均開設有凹口，多個凹口形成中空區(qū)，多個所述第一支片和多個所述第二支片表面均開設有流通孔，且所述第一支片和所述第二支片配合形成有容納區(qū)。

8、可選地，第一支片和所述第二支片的重量大于所述加壓墊重量。

9、可選地，一對所述第二支片相對設置，其中一個第二支片底部固定連接有托架，所述托架和另一個第二支片相抵接觸。

10、可選地，所述密封環(huán)墊包括第二墊體和第一墊體，所述第一墊體頂端包括第一墊體和平面端，所述第一墊體和所述平面端之間為弱化槽，所述第二墊體和所述第一墊體內部連通，所述第二墊體和所述密封環(huán)墊相互接觸的一表面均開設有波浪槽。

11、可選地，所述固定管上固定連接有把手桿，所述把手桿內開設有第一氣孔，所述第一氣孔和所述第二氣孔內部連通，所述把手桿下方鉸接有按壓桿，所述按壓桿和所述第一桿體鉸接，所述第二桿體內和所述第二支片上均安裝有磁鐵，兩個所述磁鐵上下設置并同性相斥。

12、一種用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置的方法，其特征在于，包括以下步驟：

13、s1、首先握持把手桿并向內按動按壓桿，接著插入第一固定環(huán)內；

14、s2、插接到位后操作人員松開手，各個部件自動復位，而進行預固定；

15、s3、管道連接完成后向水箱內加水，水箱內空氣受到逐漸增多水影響而通過第二氣孔向外排出，隨著水箱內液面增加，密封墊受到液面作用進行逐漸向上升起可自動封閉氣孔；

16、s4、實驗完成后進行清潔時，按動按壓桿，按壓桿帶動排氣桿向上移動，使外界和水箱和外界連通而進行泄壓。

17、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，至少具有如下有益效果：

18、上述方案中，通過設置排氣機構，在加水過程中可自動排出大量殘余空氣，且隨著液面上升可自動封閉氣孔；另外隨著水壓增大，可進一步增加密封能力的作用，防止大量空氣在水箱內影響模擬效果，上述結構不僅能夠自動排出空氣和封閉氣孔，還通過水壓增強了密封效果。

19、通過設置暫存組件，可對顆粒進行隔絕，防止融化的顆粒進入水箱內影響模擬檢測，同時提高未融化的顆粒融化效率，且暫存組件和上述排氣機構配合可進一步提高密封性。

20、通過設置把手桿和按壓桿，把手桿和按壓桿和暫存組件配合，便于快速對固定管進行裝配和拆卸，同時反復按動按壓桿可使得暫存組件反復開啟關閉而方抖出容納區(qū)內的殘留物，防止顆粒在水箱內影響模擬效果。

21、通過設置上述結構中設置第一氣孔，實驗完成后清潔時，通過按動按壓桿可進行泄壓，實驗前排氣以及實驗后的泄壓過程中，空氣均通過第二氣孔和第一氣孔向外排出，防止氣流對吹向操作人員面部，從而利于實驗進行。

技術特征：

1.一種用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置，其特征在于，包括用于模擬實驗的實驗臺和顯示控制系統(tǒng)，所述實驗臺連接有用于監(jiān)測和控制水壓的水壓控制機構、用于控制所述實驗臺兩側和上方壓力的液壓控制機構，顯示控制系統(tǒng)用于顯示實驗數(shù)據(jù)以及控制水壓控制機構和液壓控制機構；

2.根據(jù)權利要求1所述的用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置，其特征在于，所述排氣桿包括螺接固定的第一桿體和第二桿體，所述第二氣孔分別開設在所述第一桿體和第二桿體內。

3.根據(jù)權利要求2所述的用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置，其特征在于，所述密封墊周圍邊緣均向內彎折并形成翻邊。

4.根據(jù)權利要求2所述的用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置，其特征在于，所述固定管內端鉸接有和所述固定管內端形狀相適應的暫存組件，所述暫存組件包括一對第二支片，一對所述第二支片上方均固定連接有第一支片，所述第一支片周側面固定連接有加壓墊，所述加壓墊和所述第一支片之間均轉動連接有固定桿，兩個所述固定桿相對設置在所述固定管內端；

5.根據(jù)權利要求4所述的用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置，其特征在于，第一支片和所述第二支片的重量大于所述加壓墊重量。

6.根據(jù)權利要求5所述的用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置，其特征在于，一對所述第二支片相對設置，其中一個第二支片底部固定連接有托架，所述托架和另一個第二支片相抵接觸。

7.根據(jù)權利要求2所述的用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置，其特征在于，所述密封環(huán)墊包括第二墊體和第一墊體，所述第一墊體頂端包括第一墊體和平面端，所述第一墊體和所述平面端之間為弱化槽，所述第二墊體和所述第一墊體內部連通，所述第二墊體和所述密封環(huán)墊相互接觸的一表面均開設有波浪槽。

8.根據(jù)權利要求7所述的用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置，其特征在于，所述固定管上固定連接有把手桿，所述把手桿內開設有第一氣孔，所述第一氣孔和所述第二氣孔內部連通，所述把手桿下方鉸接有按壓桿，所述按壓桿和所述第一桿體鉸接，所述第二桿體內和所述第二支片上均安裝有磁鐵，兩個所述磁鐵上下設置并同性相斥。

9.根據(jù)權利要求1-8任意一項所述的一種用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置的方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明提供一種用于巖溶水治理的煤礦區(qū)底板水壓模擬實驗裝置及方法，屬于煤礦底板突水實驗技術領域。包括用于模擬實驗的實驗臺和顯示控制系統(tǒng)，實驗臺連接有用于監(jiān)測和控制水壓的水壓控制機構、用于控制實驗臺兩側和上方壓力的液壓控制機構，顯示控制系統(tǒng)用于顯示實驗數(shù)據(jù)以及控制水壓控制機構和液壓控制機構；還包括排氣機構，用于向安裝在實驗臺上的水箱內加水加壓時排出空氣，排氣機構安裝在水箱上。本發(fā)明通過設置排氣機構，在加水過程中可自動排出殘余空氣，且隨著液面上升可自動封閉氣孔；另外隨著水壓增大，可進一步增加密封能力的作用，上述結構不僅能夠自動排出空氣和封閉氣孔，還通過水壓增強了密封效果。

技術研發(fā)人員：張義安,李云鵬,郭平,盧靈敏,何東旺,郝文興
受保護的技術使用者：鄂爾多斯市國源礦業(yè)開發(fā)有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19