断层及次生断层活化诱发承压水突涌试验方法及系统与流程

文档序号:11131779阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种断层及次生断层活化诱发承压水突涌试验方法及系统,具体结构包括,相似材料模拟试验台、承压水加载系统和承压水导升系统;其中,所述相似材料模拟试验台为通用二维试验台,所述承压水加载系统由承压水加压装置、注水管路、回水管路和计算机控制系统组成,所述承压水导升系统由水囊、隔水层钢板、导升胶管和排水细管组成。

2.根据权利要求1所述的一种断层及次生断层活化诱发承压水突涌试验方法及系统,其特征在于,所述承压水加压装置由加压泵和压力罐组成,所述加压泵为气液两用;所述注水管路由单向控制阀门、数字压力表和稳压调节器组成;所述回水管路由溢流阀、数字压力表、单向控制阀门和回收罐组成;所述稳压调节器和溢流阀与计算机控制系统连接。

3.根据权利要求1所述的一种断层及次生断层活化诱发承压水突涌试验方法及系统,其特征在于,所述水囊为方形,主要材质为橡胶,可伸缩性和延展性好,水囊宽度为相似材料模拟试验台宽度,高度为挡板的高度,长度可调节,水囊两侧留有接口;所述水囊接口通过试验台挡板两端留设的圆孔与注水管路和回水管路连接;所述隔水层钢板为多块同一尺寸的Q235钢板,按一定间距均匀布置在与水囊同一水平的挡板上,钢板长度为试验台宽度;所述导升胶管为软质胶管,形变能力较好;所述排水细管为乳胶管,端头处带有控制开关,并按一定间距均匀连接在导水胶管上。

4.一种如权利要求1所述的断层及次生断层活化诱发承压水突涌试验方法及系统,其特征在于,试验方法如下:以相似材料按比例在试验台上铺设原始非导水断层模型,在模型底板放置水囊,模拟底板承压水;在与水囊同一水平的两侧挡板上按一定间距均匀铺设隔水层钢板,模拟煤层开挖后底板隔水层破坏形成的铰接结构;沿试验台宽度方向(断层走向)依次铺设不同的断层带宽度,沿试验台高度方向(断层倾向)在不同的断层带宽度处依次铺设导水胶管,按一定间距将排水细管与导升胶管连接,通过不同位置处排水细管的排水情况,确定承压水的导升高度,进而模拟体现断层带宽度对断层及次生断层活化导水的影响程度;

通过外部的承压水加载系统,给底板水囊提供水压力;通过计算机控制系统调节控制注水管路的稳压调节器和回水管路的溢流阀,实现水囊内水压力的线性调节和稳定性,通过改变水囊内水体压力模拟底板承压水压力的变化,进而体现承压水压力对断层及次生断层活化导水的影响程度;通过改变模型中煤层的开挖速度与距断层的距离,模拟体现推进速度、距离对断层及次生断层活化导水的影响程度。

5.一种如权利要求1所述的断层及次生断层活化诱发承压水突涌试验方法及系统,其特征在于,包括以下步骤:

第一步:根据断层及次生断层所处的原始地质资料,设计相似材料配比及相关实验参数,尤其是断层带宽度,据此依次铺设水囊、隔水层钢板、煤层及上部岩层;沿试验台宽度方向依次铺设不同宽度的断层带,在不同的断层带宽度处依次铺设导水胶管,并将各导水胶管与水囊连接;

第二步:自隔水层钢板同一水平位置起,沿一定间距均匀的将排水细管与导水胶管相连接,并将排水细管引出至模型表面;

第三步:依次将单向控制阀门、数字压力表、稳压调节器连接起来形成注水管路,并与水囊连接;将加压泵和压力罐连接起来形成加压装置,并与注水管路连接;将单向控制阀门、数字压力表、溢流阀、回收罐连接起来形成回水管路,并与水囊连接;将稳压调节器、溢流阀与计算机控制系统连接;

第四步:启动加压泵将压力罐内的水体加至一定压力,且压力大于实验所要求的最大承压水压力;通过计算机控制系统控制注水管路的稳压调节器和回水管路的溢流阀,精确控制水囊内水体压力;

第五步:按一定的步距对煤层进行开挖,监测不同的推进距离排水细管的排水情况;按一定幅度依次改变水囊内的水压力,进一步观察排水细管的排水情况、及相关数据的变化规律。

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