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原文传递一种室内离层充水沟通断层的渗透实验方法及系统

专利名称：	一种室内离层充水沟通断层的渗透实验方法及系统
摘要：	本发明公开了一种室内离层充水沟通断层的渗透实验方法及系统，属于煤矿安全技术领域。该系统包括试验台，试验台上设有相似模拟实验模型，相似模拟实验模型由相似模拟实验材料制成，相似模拟实验模型连接有离层水加载系统；离层水加载系统包括多个支路进水管道，支路进水管道预埋在相似模拟实验材料中，且多个支路进水管道均通过三通和总进水管道连接，总进水管道通过供水管路和供水装置连接，总进水管道上设有第一压力表和稳压调节器，供水管路上设有第二压力表。本发明的试验系统模拟水压因素对离层水渗流产生的影响，有利于观测断层对离层水渗流产生的影响，分析水压以及水流量的变化对渗流过程产生以及工作面的影响。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	青岛科技大学
发明人：	张文泉;王在勇;李伟;朱先祥;邵建立
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910872059.2
公开号：	CN110470586A
代理机构：	西安铭泽知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	姬莉
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	266000 山东省青岛市经济开发区前港湾路579号
主权项：	1.一种室内离层充水沟通断层的渗透实验系统，其特征在于，包括试验台(1)，所述试验台(1)上设有相似模拟实验模型(2)，所述相似模拟实验模型(2)由相似模拟实验材料制成，所述相似模拟实验模型(2)的顶部设有加载板(10)，所述相似模拟实验模型(2)连接有离层水加载系统；所述离层水加载系统包括多个支路进水管道(41)，所述支路进水管道(41)预埋在相似模拟实验材料中，且多个支路进水管道(41)均通过三通(42)和总进水管道(43)连接，所述总进水管道(43)通过供水管路(44)和供水装置(45)连接，所述总进水管道(43)上设有第一压力表(5)和稳压调节器(6)，供水管路(44)上设有第二压力表(7)。 2.如权利要求1所述的室内离层充水沟通断层的渗透实验系统，其特征在于，所述相似模拟实验模型(2)自下而上依次包括底板层(201)、煤层(202)、直接顶层(203)、基本顶层(204)、泥岩层(205)、粗砂岩层(206)、砂质泥岩层(207)、粗砾岩层(208)、中砂岩层(209)和松散层(210)，相似模拟实验模型(2)内还设有贯穿多个岩层的断层(8)。 3.如权利要求1所述的室内离层充水沟通断层的渗透实验系统，其特征在于，所述供水管路(44)与总进水管道(43)或总进水管道(43)与支路进水管道(41)均通过连接管(9)连接。 4.如权利要求1所述的室内离层充水沟通断层的渗透实验系统，其特征在于，所述供水管路(44)上还设有水泵(11)和单向控制阀(12)，所述水泵(11)设在靠近供水装置(45)一端，单向控制阀(12)设在水泵(11)和第二压力表(7)之间。 5.如权利要求1所述的室内离层充水沟通断层的渗透实验系统，其特征在于，所述相似模拟实验模型(2)的两侧设有由透明材质制成的防水挡板(13)。 6.如权利要求2所述的室内离层充水沟通断层的渗透实验系统，其特征在于，所述粗砂岩层(206)两侧表面设有厚度2-5cm的石蜡。 7.如权利要求1所述的室内离层充水沟通断层的渗透实验系统，其特征在于，所述断层(8)自下而上贯穿底板层(201)、煤层(202)、直接顶层(203)和基本顶层(204)。 8.如权利要求1所述的室内离层充水沟通断层的渗透实验系统，其特征在于，所述支路进水管道(41)包括水平段和垂直段，所述水平段埋设在松散层(210)内，所述垂直段延伸至粗砂岩层(206)顶部，水平段与总进水管道(43)连接。 9.如权利要求1-8任意一项所述的室内离层充水沟通断层的渗透实验系统的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：设计模型的原始水文地质条件，配比相似模拟实验材料，建立相似模拟实验模型，并在岩层间安装好支路进水管道，再在相似模拟实验模型的前后两侧安装上防水挡板，最后在相似模拟实验模型的顶部放置加载钢板；步骤二：根据实验设计要求，将支路进水管道和总进水管道连接，总进水管道与供水管道连接，并依次安装好第一压力表、稳压调节器、第二压力表、单向控制阀、水泵和供水装置；步骤三：启动水泵，设置初始水压为0.02-0.06MPa，打开单向控制阀，开始向粗砂岩层中缓慢注水；步骤四：注水10-20min之后开始进行煤层开挖，观察相似模拟实验模型中岩层下沉和垮落的动态变化以及离层水产生、发展和沟通断层发生突涌水害的渗透变化；步骤五：通过分别改变推进速度，水压、水流量因素，观察离层水对渗流过程以及对采煤工作面产生的影响。 10.如权利要求9所述的室内离层充水沟通断层的渗透实验系统的实验方法，其特征在于，步骤四中注水15min后开始进行煤层开挖，并以每20min的时间开挖10cm的距离匀速推进。
所属类别：	发明专利