突水溃沙模拟实验装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及实验设备技术领域，尤其是涉及一种突水溃沙模拟实验装置。本发明提供的突水溃沙模拟实验装置包括实验箱、第一钢板、第一运动钢板和第一控制机构；第一钢板设置在实验箱内，第一运动钢板设置在第一钢板上，第一控制机构与第一运动钢板传动连接；该装置能够随时控制第一导流孔的连通和交错，即渗流通道的关闭和开启，且可通过控制第一运动钢板的运动量从而控制渗流通道连通的面积大小，可实现在渗流通道完全关闭至完全开启这一范围内任意调节渗流通道的开启大小；方便实验员针对现实情况中不同大小的渗流情况作模拟，使模拟情况更接近现实情况；另外使模拟结果具有多样性，具有对比性，从而得到更准确的实验结果。
【专利说明】
突水溃沙模拟实验装置
技术领域
[0001]本发明涉及实验设备技术领域，尤其是涉及一种突水溃沙模拟实验装置。
【背景技术】
[0002]突水溃沙是指在开采过程时含沙量比较高的水沙混合物流体溃入矿井工作面发生的一种矿井灾害。我国西部矿区环境比较脆弱，浅层煤矿开采时，由于岩层的破裂地下水会带动沙粒发生流动以至于渗入到矿井区域并造成突水溃沙的威胁。对突水溃沙的机理进行研究，有助于人们对突水溃沙进行预防和治理。
[0003]现有技术当中，突水溃沙模拟实验装置包括包括底座、固定连接在底座顶部的外缸筒和固定连接在外缸筒顶部的筒盖，底座顶部中间位置处设置有凹槽，凹槽内放置有下压头，外缸筒内设置有位于下压头顶部的内缸筒和位于内缸筒顶部的套筒。套筒内从下到上依次设置有下半凹面压头、上半凸面压头和活塞，下压头上端面与下半凹面压头下端面之间的空间为用于放置破碎岩样的破碎岩样容腔，下半凹面压头和上半凸面压头相配合且其中心均设置有渗透液传输通道，活塞向上穿出到所述筒盖外部，且筒盖的中间位置处设置有供活塞穿过的通孔，活塞上沿轴线方向设置有渗透液流出通道，活塞上设置有与渗透液流出通道相连通的渗透液出口。底座的中部和下压头的中部设置有与破碎岩样容腔相连通的渗透液流入通道，底座上设置有与渗透液流入通道相连通的渗透液入口。
[0004]实验时，在渗透液入口上外接渗透液液压系统，在渗透液出口上外接渗透液流出管，渗透液液压系统用于给岩样内通入带压力的渗透液，对渗透液流出管流出的渗透液的重量和体积进行记录和分析，从而获得实验数据，得到模拟结果。
[0005]但是现有技术中的突水溃沙模拟实验装置存在的问题是，在通入渗透液时会始终开启，也只能保持一定的而开口大小，这样就造成获得的实验结果单一，缺少对比性，得到的结论准确性低，该装置的实用性低。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供突水溃沙模拟实验装置，以解决现有技术中存在的实验装置实用性低，实验结果单一，准确性低技术问题。
[0007]本发明提供的突水溃沙模拟实验装置，包括实验箱、第一钢板、第一运动钢板和第一控制机构;第一钢板设置在实验箱内，且第一钢板的侧壁与实验箱的内壁抵接，以将实验箱分隔成第一腔室和第二腔室，且第二腔室位于第一腔室的上方;第一运动钢板设置在第一钢板上，第一钢板上和第一运动钢板上均设置有第一导流孔;第一控制机构设置在实验箱上，且与第一运动钢板传动连接，用于带动第一运动钢板相对第一钢板运动，以将第一运动钢板上的第一导流孔与第一钢板上的第一导流孔连通或者相错位。
[0008]进一步地，突水溃沙模拟实验装置还包括第二钢板、第二运动钢板和第二控制机构;第二钢板设置在第二腔室内，且第二钢板的侧壁与实验箱的内壁抵接，以将第二腔室分隔成第一子腔室和第二子腔室，且第一子腔室位于第二子腔室的上方;第一子腔室用于放置水，第二子腔室用于放置沙，第一腔室用于放置岩样;第二运动钢板设置在第二钢板上；第二钢板上和第二运动钢板上均设置有第二导流孔;第二控制机构设置在实验箱上，且与第二运动钢板传动连接，用于带动第二运动钢板相对第二钢板运动，以将第二运动钢板上的第二导流孔与第二钢板上的第二导流孔连通或者错位。
[0009]进一步地，突水溃沙模拟实验装置还包括第一调节结构和第二调节结构；第一调节结构设置在实验箱的内壁上;第二调节结构与第二钢板连接;第一调节结构与第二调节结构相配合，用以调节第二钢板在实验箱内在竖直方向上的位置。
[0010]进一步地，突水溃沙模拟实验装置还包括控制器;控制器设置在实验箱外;实验箱的上端开口，实验箱的上端设置有箱盖，箱盖用以密封开口 ；第一控制机构包括第一舵机、第一传动轴和第一小齿轮;第一运动钢板上设置有第一内齿轮;第一舵机设置在箱盖上，且与控制器电连接;第一传动轴的一端与第一舵机传动连接，另一端与第一小齿轮连接;第一小齿轮与第一内齿轮嗤合传动。
[0011]进一步地，第二控制机构包括第二舵机、第二传动轴和第二小齿轮;箱盖上设置有舵机保护壳，第一舵机和第二舵机均设置在舵机保护壳内；第二运动钢板上设置有第二内齿轮;第二舵机与控制器电连接;第二传动轴的一端与第二舵机传动连接，另一端与第二小齿轮连接，第二小齿轮与第二内齿轮啮合传动。
[0012]进一步地，突水溃沙模拟实验装置还包括第一保护筒;第一保护筒的一端与第一运动钢板连接，另一端与第二钢板连接;第一传动轴和第一小齿轮均设置在第一保护筒内；和/或，还包括第二保护筒，第二保护筒的一端与第二运动钢板连接，另一端与箱盖连接;第二传动轴和第二小齿轮均设置在第二保护筒内。
[0013]进一步地，第一调节结构为四个；四个第一调节结构沿实验箱的周面等间隔的设置在实验箱的侧壁上;第二调节结构为四个，一个第二调节结构与一个第一调节结构相配合;第一调节结构包括多个螺纹孔，螺纹孔沿着实验箱的延伸方向等间隔的设置在实验箱的内壁上;第二调节结构包括钢板固定块;钢板固定块的截面为直角梯形，钢板固定块的侧直角面上设置有与螺纹孔相配合的螺杆;钢板固定块的面积较大的底面上设置有凸起，第二钢板的下表面上设置有与凸起相配合的凹槽。
[0014]进一步地，实验箱的底板上设置有多个与第一腔室连通的渗流孔;每个渗流孔的下端均连通设置有一个渗流液输送管;每个渗流液输送管上均设置有一个渗流液流量计；和/或，每个渗流孔的上端均设置有一个分离筛;分离筛用于分离岩石和水沙。
[0015]进一步地，实验箱上部的侧壁上设置有进水口，进水口用于连通高压水流进给装置;第二导流孔处设置有水压传感器和水流量传感器;水压传感器和水流量传感器均与控制器通讯连接;突水溃沙模拟实验装置还包括显示屏，显示屏与控制器电连接，用于显示压力和流量。
[0016]进一步地，突水溃沙模拟实验装置还包括加载机;第一运动钢板、第二钢板和第二运动钢板的中心处均设置有用以穿设加载机的加载轴的圆孔，加载轴远离加载机的一端与第一钢板抵接，以给第一钢板施加压力;第一钢板上设置有压力传感器，压力传感器与控制器通讯连接。
[0017]本发明提供的突水溃沙模拟实验装置能够随时控制第一导流孔的连通和交错，SP渗流通道的关闭和开启，且可通过控制第一运动钢板的运动量从而控制渗流通道连通的面积大小，可实现在渗流通道完全关闭至完全开启这一范围内任意调节渗流通道的开启大小;方便实验员针对现实情况中不同大小的渗流情况作模拟，使模拟情况更接近现实情况；另外使模拟结果具有多样性，具有对比性，从而得到更准确的实验结果。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本发明实施例提供的突水溃沙模拟实验装置的结构示意图；
[0020]图2为图1所示的突水溃沙模拟实验装置的剖视图。
[0021]附图标记:
[0022]01-实验箱；02-第一钢板；03-第一运动钢板；
[0023]04-第一控制机构；05-第一导流孔； 06-第二钢板；
[0024]07-第二运动钢板；08第二控制机构； 09-第二导流孔；
[0025]10-第一调节结构；11-第二调节结构；12-第一保护筒；
[0026]13-第二保护筒； 14-底板；15-加载机；
[0027]011-第一腔室； 012-第二腔室；013-箱盖；
[0028]014-舵机保护壳；015-进水口；041-第一传动轴；
[0029]042-第一小齿轮；081-第二传动轴； 082-第二小齿轮；
[0030]101-螺纹孔；Ill-钢板固定块； 141-渗流孔；
[0031]142-渗流液输送管；143-渗流液流量计；144-分离筛；
[0032]151-加载轴；0121-第一子腔室；0122-第二子腔室；
[0033]1111-螺杆；1112-凸起。
【具体实施方式】
[0034]下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0036]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0037]图1为本发明实施例提供的突水溃沙模拟实验装置的结构示意图。如图1所示，本发明提供的突水溃沙模拟实验装置，包括实验箱01、第一钢板02、第一运动钢板03和第一控制机构04;第一钢板02设置在实验箱01内，且第一钢板02的侧壁与实验箱01的内壁抵接，以将实验箱01分隔成第一腔室011和第二腔室012，且第二腔室012位于第一腔室011的上方；第一运动钢板03设置在第一钢板02上，第一钢板02上和第一运动钢板03上均设置有第一导流孔05;第一控制机构04设置在实验箱01上，且与第一运动钢板03传动连接，用于带动第一运动钢板03相对第一钢板02运动，以将第一运动钢板03上的第一导流孔05与第一钢板02上的第一导流孔05连通或者相错位。
[0038]其中，所述实验箱01的形状可以为多种，例如:其截面呈方形、菱形或者椭圆形等，较佳地是圆形，该结构易加工易安装。
[0039]第一钢板02的形状可以为多种，例如:其呈方形、菱形或者退圆形的，较佳地是圆形，该结构易加工易安装。需要说明的是，第一钢板02的形状较佳的与实验箱01的截面形状相同，这样使得第一钢板02与实验箱01的内壁抵接时，两者更加贴合，保障实验的正常进行。
[0040]第一控制机构04的结构形式有多种，例如:第一控制机构04包括动力源和传动轴；其中，动力源可以为气缸或者液压缸等，动力源设置在实验箱01的顶部，传动轴的一端与动力源的动力输出轴连接，另一端与第一运动钢板03连接，传动轴与动力源的动力输出轴以及第一运动钢板03均垂直设置;动力源带动传动轴在水平方向上往复运动，从而带动第一运动钢板03相对于第一钢板02在水平方向上往复运动，从而实现第一运动钢板03上的第一导流孔05与第一钢板02上的第一导流孔05连通或者交错，且可控制两个第一导流孔05连通面积的大小，实现在完全连通和完全交错之间任意调节。
[0041]当第一运动钢板03能够相对于第一钢板02移动时，第一运动钢板03可为圆形、方形，还可为多个条状移动板，多个移动板上均设置有第一导流孔05;此时，传动轴为多个，一个传动轴与一个移动板连接，多个传动轴均与动力源传动连接。
[0042]又如:第一控制机构04还可包括电机和传动轴;传动轴的一端与电机的输出轴固定连接，另一端与第一运动钢板03固定连接;电机带动传动轴转动，从而带动第一运动钢板03相对于第一钢板02转动，从而实现第一运动钢板03上的第一导流孔05与第一钢板02上的第一导流孔05连通或者交错，且可控制两个第一导流孔05连通面积的大小，实现在完全连通和完全交错之间任意调节。
[0043]当第一运动钢板03相对于第一钢板02能够转动时，第一运动钢板03可以为方形、圆形或者菱形等。
[0044]第一导流孔05的数量和位置可根据具体情况来设置，可以为一个、两个，较佳地是为多个，且均匀设置在第一钢板02和第一运动钢板03上，该结构能够模拟岩样不同位置的渗流情况，能够得到更加准确和更有说服力的实验结论。
[0045]使用本实施例提供的突水溃沙模拟实验装置时，先将岩样放入实验箱01的第一腔室011，再将第一钢板02覆盖在岩样上，第一钢板02水平放置，然后将第一运动钢板03安装在第一钢板02上，使第一运动钢板03上的第一导流孔05与第一钢板02上的第一导流孔05完全交错，即渗流通道关闭；第一控制机构04与第一运动钢板03连接;将实验用的渗流液注入第二腔室012;启动第一控制机构04，带动第一运动钢板03运动，从而使两个第一导流孔05连通，即渗流通道开启；可根据具体实验情况来调节渗流通道开启的大小;最后观察岩样的渗流情况，测量岩样的虑沙量等参数，从而完成对突水溃沙机理的研究。
[0046]需要说明的岩样即可以为整块岩石，也可以是碎裂的岩石。
[0047]本实施例提供的突水溃沙模拟实验装置能够随时控制第一导流孔05的连通和交错，即渗流通道的关闭和开启，且可通过控制第一运动钢板的运动量从而控制渗流通道连通的面积大小，可实现在渗流通道完全关闭至完全开启这一范围内任意调节渗流通道的开启大小;方便实验员针对现实情况中不同大小的渗流情况作模拟，使模拟情况更接近现实情况;另外使模拟结果具有多样性，实验结果准确可靠。
[0048]如图1所示，在上述实施例基础之上，进一步地，突水溃沙模拟实验装置还包括第二钢板06、第二运动钢板07和第二控制机构08;第二钢板06设置在第二腔室012内，且第二钢板06的侧壁与实验箱01的内壁抵接，以将第二腔室012分隔成第一子腔室0121和第二子腔室0122，且第一子腔室0121位于第二子腔室0122的上方;第一子腔室0121用于放置水，第二子腔室0122用于放置沙，第一腔室011用于放置岩样;第二运动钢板07设置在第二钢板06上;第二钢板06上和第二运动钢板07上均设置有第二导流孔09 ；第二控制机构08设置在实验箱01上，且与第二运动钢板07传动连接，用于带动第二运动钢板07相对第二钢板06运动，以将第二运动钢板07上的第二导流孔09与第二钢板06上的第二导流孔09连通或者错位。
[0049]其中，第二控制机构08可采取上述的第一控制机构04中的任意一种结构;第二钢板06也可采取上述的第一钢板02中的任意一种结构。
[0050]第二钢板06将第二腔室012分隔成第一子腔室0121和第二子腔室0122;第一子腔室0121用于放置水，第二子腔室0122用于放置沙，第一腔室011用于放置岩样，即本实施例提供的突水溃沙模拟实验装置可将水层和沙层分离开来，而且第二控制机构08可带动第二运动钢板07相对第二钢板06运动，从而将第二运动钢板07上的第二导流孔09和第二钢板06上的第二导流孔09联通或者交错，即可控制水流通道的关闭，开启以及开启的大小。
[0051]在使用本实施例提供的突水溃沙模拟实验装置时，可选择多种工作方式，例如:一种是，关闭水流通道，打开渗流通道，使第二子腔室0122内的沙流入岩样层，进行模拟，从而得出岩样单沙的渗透情况;一种是，先打开渗流通道，然后再打开水流通道，进行模拟，从而得出该种情况下的岩样渗透情况;另一种是，先打开水流通道，等倒水沙混合好后，再打开渗流通道，进行模拟等。该装置具有较高的灵活性和实用性，能够模拟多种条件下突水溃沙情况，可进行多组实验结果对比，更便于对突水溃机理的研究。
[0052]如图1所示，在上述实施例基础之上，进一步地，突水溃沙模拟实验装置还包括第一调节结构10和第二调节结构11;第一调节结构10设置在实验箱01的内壁上;第二调节结构11与第二钢板06连接;第一调节结构10与第二调节结构11相配合，用以调节第二钢板06在实验箱01内在竖直方向上的位置。
[0053]其中，第一调节结构10与第二调节结构11的形式均可以为多种，例如:第一调节结构10包括多个卡槽，多个固定槽沿着实验箱的延伸方向呈层状分布;第二调节结构11包括卡板，卡板滑设在第二钢板06上，可推动卡板使其向着靠近实验箱OI内壁或者远离实验箱01内壁的方向运动；当将第二钢板06调节到与预设高度相对应的卡槽时，推动卡板向着靠近实验箱01内壁的方向运动，直至卡入卡槽内，从而将第二钢板06固定；当需要再次调节第二钢板07的高度时，将卡板向者远离实验箱01内壁的方向推动，直至由卡槽脱离，再次操作即可。
[0054]较佳地是在实验箱01的内壁上设置多个第一调节结构10，相应地在第二钢板06上设置多个第二调节结构11，这可使得第二钢板固06定更加牢靠稳定，便于实验的正常进行。
[0055]通过调节第二钢板06在实验箱01内的高低，可改变水层和沙层的厚度，可实现对不同水层，不同沙层条件下岩样的渗流情况，提高了该装置的灵活性和实用性。
[0056]图2为图1所示的突水溃沙模拟实验装置的剖视图。如图1和图2所示，在上述实施例基础之上，进一步地，突水溃沙模拟实验装置还包括控制器;控制器设置在实验箱OI外；实验箱OI的上端开口，实验箱01的上端设置有箱盖013，箱盖013用以密封开口；第一控制机构04包括第一舵机、第一传动轴041和第一小齿轮042;第一运动钢板03上设置有第一内齿轮;第一舵机设置在箱盖013上，且与控制器电连接;第一传动轴041的一端与第一舵机传动连接，另一端与第一小齿轮042连接;第一小齿轮042与第一内齿轮啮合传动。
[0057]其中，控制器控制第一舵机工作，第一舵机中马达带动第一传动轴041转动，从而带动第一小齿轮042转动，从而带动第一内齿轮转动，进而带动第一运动钢板03运动，最终控制第一运动钢板03上的第一导流孔05与第一钢板02上的第一导流孔05连通或者交错，SP渗流通道的开启或者关闭;且可通过控制器控制第一舵机中马达的转动量来控制渗流通道开启的大小。该第一控制机构04结构简单，传动牢靠，易控制易操作。
[0058]较佳地是，第一控制机构04包括四个第一舵机，四个第一传动轴041和四个第一小齿轮042，一个第一传动轴041的一端与一个第一舵机连接，另一端与一个第一小齿轮042连接，四个第一小齿轮042均与第一内齿轮嗤合传动，且四个第一小齿轮042以第一内齿轮的中心为圆心依次间隔90度设置。该结构使传动更加稳定，进一步保障了本实施例提供的突水溃沙模拟试验装置的正常工作。
[0059]箱盖013与实验箱01的连接方式有多种，例如:在箱盖013上设置多个卡扣，将箱盖013卡设在实验箱01上;或者在箱盖013上设置多个卡凸，相应地，在实验箱01的开口处设置多个卡槽，将卡凸卡设在卡槽内；较佳地是，在箱盖013的下表面上等间隔的设置多个挂钩，相应地，在实验箱01的开口处设置有多个与挂钩相配合的凸起，安装箱盖013时，将箱盖013扣在实验箱01的开口上，挂钩与凸起错开，然后旋转箱盖013直至卡凸完全卡设在挂钩内，该结构使箱盖013与实验箱01的连接更加牢固稳定，密封性较好。
[0060]较佳地是，在实验箱01的开口和箱盖013之间设置密封圈，增加该装置的密封性能，避免外界因素对实验造成影响。
[0061 ] 如图1和图2所示，在上述实施例基础之上，进一步地，第二控制机构08包括第二舵机、第二传动轴081和第二小齿轮082;箱盖013上设置有舵机保护壳014，第一舵机和第二舵机均设置在舵机保护壳014内；第二运动钢板07上设置有第二内齿轮;第二舵机与控制器电连接;第二传动轴081的一端与第二舵机传动连接，另一端与第二小齿轮082连接，第二小齿轮082与第二内齿轮啮合传动。
[0062]其中，控制器控制第二舵机工作，第二舵机中马达带动第二传动轴081转动，从而带动第二小齿轮082转动，从而带动第二内齿轮转动，进而带动第二运动钢板07运动，最终控制第二运动钢板07上的第二导流孔09与第二钢板06上的第二导流孔09连通或者交错，SP水流通道的开启或者关闭;且可通过控制器控制第二舵机中马达的转动量来控制水流通道开启的大小。该第二控制机构08结构简单，传动牢靠，易控制易操作。
[0063]较佳地是，第二控制机构08包括四个第二舵机，四个第二传动轴081和四个第二小齿轮082，一个第二传动轴081的一端与一个第二舵机连接，另一端与一个第二小齿轮082连接，四个第二小齿轮082均与第二内齿轮啮合传动，且四个第二小齿轮082以第二内齿轮的中心为圆心依次间隔90度设置。该结构使传动更加稳定，进一步保障了本实施例提供的突水溃沙模拟试验装置的正常工作。
[0064]需要说明的是，当第一控制机构04和第二控制机构08均包括四个传动轴时，两个第一传动轴041之间设置一个第二传动轴081，该结构保障了第一控制机构04和第二控制机构08相互不影响。
[0065]如图1所示，在上述实施例基础之上，进一步地，突水溃沙模拟实验装置还包括第一保护筒12;第一保护筒12的一端与第一运动钢板03连接，另一端与第二钢板06连接;第一传动轴041和第一小齿轮042均设置在第一保护筒12内；和/或，还包括第二保护筒13，第二保护筒13的一端与第二运动钢板07连接，另一端与箱盖013连接;第二传动轴081和第二小齿轮082均设置在第二保护筒13内。
[ΟΟ??]其中，第一保护筒12与第一运动钢板03、第一保护筒12与第二钢板06的连接方式均有多种，例如:螺纹连接;较佳地是，在第一保护筒12的两端均设置环形凸起，第一运动钢板03和第二钢板06上均设置与环形凸起相配合的环形凹槽，该结构加工简单，易安装，且密封性好。
[0067]第一保护筒12能够避免水沙进水第一控制机构04内，避免了水沙对传动轴或者齿轮的腐蚀，保障了第一控制机构04的正常工作。较佳地是，在第一保护筒12与第一运动钢板03的连接处、第一保护筒12与第二钢板06的连接处均设置密封圈，进一步提高密封性。
[0068]第二保护筒13与第二运动钢板07、第二保护筒13与箱盖013的连接方式均有多种，例如:螺纹连接;较佳地是，在第二保护筒13的两端均设置环形凸起，第二运动钢板07和箱盖013上均设置与环形凸起相配合的环形凹槽，该结构加工简单，易安装，且密封性好。
[0069]第二保护筒13能够避免水进水第二控制机构08内，避免了水对传动轴或者齿轮的腐蚀，保障了第二控制机构08的正常工作。较佳地是，在第二保护筒13与第二运动钢板07的连接处、第二保护筒13与箱盖013的连接处均设置密封圈，进一步提高密封性。
[0070]需要说明的是，当第二钢板06在实验箱OI内的高度改变后，相应地，第一保护筒
12、第一传动轴041、第二保护筒13和第二传动轴081的长度均改变，以适应多种模拟条件的要求。
[0071]如图1所示，在上述实施例基础之上，进一步地，第一调节结构10为四个；四个第一调节结构10沿实验箱01的周面等间隔的设置在实验箱01的侧壁上；第二调节结构11为四个，一个第二调节结构11与一个第一调节结构10相配合;第一调节结构10包括多个螺纹孔101，螺纹孔101沿着实验箱01的延伸方向等间隔的设置在实验箱01的内壁上；第二调节结构11包括钢板固定块111;钢板固定块111的截面为直角梯形，钢板固定块111的侧直角面上设置有与螺纹孔101相配合的螺杆1111;钢板固定块111的面积较大的底面上设置有凸起1112，第二钢板06的下表面上设置有与凸起1112相配合的凹槽。
[0072]其中，第一调节结构10为四个，第二调节结构11相应地为四个，该结构能使第二钢板06固定稳定牢固。
[0073]安装第二钢板06时，先将一个钢板固定块111上的螺杆1111拧入一个螺纹孔101内，四个钢板固定块111位于同一高度，四个钢板固定块111上的凸起1112均向着实验箱Ol的开口延伸;将第二钢板06上的凹槽与钢板固定块111上凸起1112卡设固定；当需要调节第二钢板06的高度时，将第二钢板06上的凹槽与钢板固定块111上的凸起1112分离，然后调整钢板固定块111的高度即可。该结构简单，易加工，易操作，且固定稳定。
[0074]如图1所示，在上述实施例基础之上，进一步地，实验箱01的底板14上设置有多个与第一腔室011连通的渗流孔141;每个渗流孔141的下端均连通设置有一个渗流液输送管142;每个渗流液输送管142上均设置有一个渗流液流量计143;和/或，每个渗流孔141的上端均设置有一个分离筛144;分离筛144用于分离岩石和水沙。
[0075]其中，由于岩样不同位置的渗流情况不同，因此，较佳地是多个渗流孔141均匀的设置在底板14上，以收集岩样各个位置的渗流量，使实验数据更加全面，更加可靠。
[0076]在渗流液输送管142下放置用于收集渗流液，渗流液流量计143方便实验员获得渗流液的流量，便于记录数据。可通过起始加沙量与收集的沙量来计算滞留在岩样中的沙量，即可得出岩样的虑沙量，方便、简单、快捷。
[0077]根据具体情况可设置分离筛144也可不设置。设置分离筛144时，较佳的采用网孔密度较大，网孔直径较小的金属滤网，可以较好地避免破碎的岩石块进入渗流液输送管142中而造成阻塞使最终收集的渗流液量不准确。
[0078]如图1所示，在上述实施例基础之上，进一步地，实验箱01上部的侧壁上设置有进水口 015，进水口 015用于连通高压水流进给装置;第二导流孔09处设置有水压传感器和水流量传感器;水压传感器和水流量传感器均与控制器通讯连接；突水溃沙模拟实验装置还包括显示屏，显示屏与控制器电连接，用于显示压力和流量。
[0079]实验员可通过显示屏获取水流通道处的水流压力和水流量，实验员可通过控制外部高压水流进给装置来控制进水压力和进水量，从而实现模拟一定水压下岩样的突水溃沙情况，还可实现任意调节水沙混合混的含沙比例，方便人们使用。
[0080]如图1所示，在上述实施例基础之上，进一步地，突水溃沙模拟实验装置还包括加载机15;第一运动钢板03、第二钢板06和第二运动钢板07的中心处均设置有用以穿设加载机15的加载轴151的圆孔，加载轴151远离加载机15的一端与第一钢板02抵接，以给第一钢板02施加压力;第一钢板02上设置有压力传感器，压力传感器与控制器通讯连接。
[0081]其中，加载机15的种类有很多，例如:液压压力机、气缸压力及或者千斤顶等。
[0082]显示屏方便工作人员观察第一钢板02上的压力，从而控制加载机的加载大小。
[0083]工作人员可根据具体试验情况来决定是否对岩样加压以及加压的压力值，可模拟岩样在不同压力下的渗流情况，进一步提高了本实施例提供的突水溃沙模拟试验装置的灵活性和实用性，进一步提高了模拟的真实性。
[0084]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种突水溃沙模拟实验装置，其特征在于，包括:实验箱、第一钢板、第一运动钢板和第一控制机构； 所述第一钢板设置在所述实验箱内，且所述第一钢板的侧壁与所述实验箱的内壁抵接，以将所述实验箱分隔成第一腔室和第二腔室，且所述第二腔室位于所述第一腔室的上方;所述第一运动钢板设置在所述第一钢板上，所述第一钢板上和所述第一运动钢板上均设置有第一导流孔； 所述第一控制机构设置在所述实验箱上，且与所述第一运动钢板传动连接，用于带动所述第一运动钢板相对所述第一钢板运动，以将所述第一运动钢板上的第一导流孔与所述第一钢板上的第一导流孔连通或者相错位。2.根据权利要求1所述的突水溃沙模拟实验装置，其特征在于，还包括第二钢板、第二运动钢板和第二控制机构； 所述第二钢板设置在所述第二腔室内，且所述第二钢板的侧壁与所述实验箱的内壁抵接，以将所述第二腔室分隔成第一子腔室和第二子腔室，且所述第一子腔室位于所述第二子腔室的上方;所述第一子腔室用于放置水，所述第二子腔室用于放置沙，所述第一腔室用于放置岩样； 所述第二运动钢板设置在所述第二钢板上;所述第二钢板上和所述第二运动钢板上均设置有第二导流孔； 所述第二控制机构设置在所述实验箱上，且与所述第二运动钢板传动连接，用于带动所述第二运动钢板相对所述第二钢板运动，以将所述第二运动钢板上的第二导流孔与所述第二钢板上的第二导流孔连通或者相错位。3.根据权利要求2所述的突水溃沙模拟实验装置，其特征在于，还包括第一调节结构和第二调节结构； 所述第一调节结构设置在所述实验箱的内壁上;所述第二调节结构与所述第二钢板连接;所述第一调节结构与所述第二调节结构相配合，用以调节所述第二钢板在所述实验箱内在竖直方向上的位置。4.根据权利要求2所述的突水溃沙模拟实验装置，其特征在于，还包括控制器;所述控制器设置在所述实验箱外;所述实验箱的上端开口，所述实验箱的上端设置有箱盖，所述箱盖用以密封所述开口； 所述第一控制机构包括第一舵机、第一传动轴和第一小齿轮;所述第一运动钢板上设置有第一内齿轮； 所述第一舵机设置在所述箱盖上，且与所述控制器电连接;所述第一传动轴的一端与所述第一舵机传动连接，另一端与所述第一小齿轮连接;所述第一小齿轮与所述第一内齿轮啮合传动。5.根据权利要求4所述的突水溃沙模拟实验装置，其特征在于，所述第二控制机构包括第二舵机、第二传动轴和第二小齿轮;所述箱盖上设置有舵机保护壳，所述第一舵机和所述第二舵机均设置在所述舵机保护壳内；所述第二运动钢板上设置有第二内齿轮； 所述第二舵机与所述控制器电连接;所述第二传动轴的一端与所述第二舵机传动连接，另一端与所述第二小齿轮连接，所述第二小齿轮与所述第二内齿轮啮合传动。6.根据权利要求5所述的突水溃沙模拟实验装置，其特征在于，还包括第一保护筒;所述第一保护筒的一端与所述第一运动钢板连接，另一端与所述第二钢板连接;所述第一传动轴和所述第一小齿轮均设置在所述第一保护筒内； 和/或，还包括第二保护筒，所述第二保护筒的一端与所述第二运动钢板连接，另一端与所述箱盖连接;所述第二传动轴和所述第二小齿轮均设置在所述第二保护筒内。7.根据权利要求3所述的突水溃沙模拟实验装置，其特征在于，所述第一调节结构为四个；四个所述第一调节结构沿所述实验箱的周面等间隔的设置在所述实验箱的侧壁上;所述第二调节结构为四个，一个所述第二调节结构与一个所述第一调节结构相配合； 所述第一调节结构包括多个螺纹孔，所述螺纹孔沿着所述实验箱的延伸方向等间隔的设置在所述实验箱的内壁上； 所述第二调节结构包括钢板固定块;所述钢板固定块的截面为直角梯形，所述钢板固定块的侧直角面上设置有与所述螺纹孔相配合的螺杆;所述钢板固定块的面积较大的底面上设置有凸起，所述第二钢板的下表面上设置有与所述凸起相配合的凹槽。8.根据权利要求1-7任一项所述的突水溃沙模拟实验装置，其特征在于，所述实验箱的底板上设置有多个与所述第一腔室连通的渗流孔;每个所述渗流孔的下端均连通设置有一个渗流液输送管;每个所述渗流液输送管上均设置有一个渗流液流量计； 和/或，每个所述渗流孔的上端均设置有一个分离筛；所述分离筛用于分离岩石和水沙。9.根据权利要求4所述的突水溃沙模拟实验装置，其特征在于，所述实验箱上部的侧壁上设置有进水口，所述进水口用于连通高压水流进给装置;所述第二导流孔处设置有水压传感器和水流量传感器;所述水压传感器和所述水流量传感器均与所述控制器通讯连接； 还包括显示屏，所述显示屏与所述控制器电连接，用于显示压力和流量。10.根据权利要求9所述的突水溃沙模拟实验装置，其特征在于，还包括加载机;所述第一运动钢板、第二钢板和第二运动钢板的中心处均设置有用以穿设所述加载机的加载轴的圆孔，所述加载轴远离所述加载机的一端与所述第一钢板抵接，以给所述第一钢板施加压力； 所述第一钢板上设置有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器通讯连接。
【文档编号】G09B25/00GK105931552SQ201610483297
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】浦海, 李畇, 刘江峰, 张豪, 李舒阳, 姜海林
【申请人】中国矿业大学