一种邻近承压含水层开采岩层移动实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于相似模拟实验装置及方法技术领域，尤其是涉及一种邻近承压含水层开米岩层移动实验装置。
【背景技术】
[0002]我国华东、华北、东北等矿区所采煤层之上覆盖200?600m左右的厚松散含水层。根据经验，早期一般留设80m防水煤岩柱，压煤量超过百亿吨。如安徽淮南潘集谢桥矿区，区内第四系松散层厚169?437m，为巨厚松散强含水层，下部含水组直接与基岩面接触，局部为薄黏土层，富水性强，水量大，因此，各矿设计时均留设80m防水煤岩柱，防水煤柱储量达6亿吨，因煤层倾角小，呆滞了大量煤炭资源。通过提高回采上限，缩小防水煤柱高度，可以延长矿井第一水平服务年限，缓解接替紧张，提高煤炭资源回收率。但是由于开采上限的提高，煤层顶板岩性受沉积环境和风氧化带的影响而发生了变化，常常发生工作面冒顶而埋架的重大恶性事故。
[0003]相似材料模拟试验具有研究成本低、周期短、直观形象、可严格控制模拟对象的主要参量等优点。因此，在岩体力学、地下工程中得到了广泛地应用，尤其在采矿学科中相似材料模拟试验得到了更广泛地应用。相似模拟试验方法是矿山压力与岩层控制主要研究手段之一。
[0004]相似模拟实验结果的真实性取决于模型和被模拟实验对象的相似度，或模拟实验条件的真实程度。但是由于承压含水层的模拟实验条件很难在模拟架上实现，使得成为影响邻近承压含水层开采岩层移动研究的主要瓶颈。而目前开展的承压含水层的模拟实验大都是在一个相对封闭的环境进行，如专利CN201037819Y公开了一种松散承压含水层载荷传递作用的实验装置，根据松散承压含水层载荷特性，通过装有水砂骨料的密封水袋模拟松散承压含水层，研究了松散承压含水层对薄基岩采场关键层复合破断影响机制。然而尽管水砂袋具有足够的柔软性，但是在初次来压期间，岩层发生台阶下沉，当台阶下沉量超过水砂袋的变形范围时，水砂袋与岩层不能充分接触，会影响到模拟效果；另外，在封闭的环境下模拟松散承压含水层对加载精度、含水层水压和变形量的观测带来一定困难。
【实用新型内容】
[0005]针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，结构简单、加载精度高、水压大小可调、含水层水压和变形量易于观测。
[0006]本实用新型采用的技术方案是:
[0007]—种邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，包括内装有模拟煤岩层的模拟架和埋设于所述模拟架上部的模拟岩层中的若干个承压含水层模拟装置，若干个所述承压含水层模拟装置沿所述模拟架长度方向依次排列布置，所述承压含水层模拟装置包括底座、顶梁、轻型液压油缸、两根支撑杆、高压油管、液压栗、应力传感器、数据线和数据采集器，两根所述支撑杆分别设置于所述轻型液压油缸的两侧，所述轻型液压油缸包括活塞杆、缸筒和后法兰，所述后法兰与所述缸筒的下端固定连接，所述后法兰固定在所述底座上，所述高压油管的一端与所述轻型液压油缸相连，另一端伸出所述模拟架外与所述液压栗连接，所述液压栗出口处设有单向阀和压力表，所述应力传感器设置于所述活塞杆的上端，通过所述数据线将所述应力传感器与所述数据采集器相连，所述支撑杆的最小高度大于所述轻型液压油缸的最小高度，相邻所述承压含水层模拟装置的所述底座的端部相接触，相邻所述承压含水层模拟装置的所述顶梁的端部相接触。
[0008]本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，其中，所述支撑杆包括内管和外管，所述内管的上端固定在所述顶梁的下表面，所述外管的下端固定在所述底座的上表面，所述外管的内径略大于所述内管的外径，所述内管的下端能沿所述外管的内壁上下滑动。
[0009]本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，其中，所述轻型液压油缸的工作压力为0.3?7.0MPa，高度为120?195mm。
[0010]本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，其中，所述顶梁和所述底座的长度均与所述模拟架的宽度H相等。
[0011]本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，其中，所述顶梁和所述底座的宽度小于50_。
[0012]本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，其中，所述内管的外径为20mm，内管的高为125mm，外管的高为120mm。
[0013]本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，其中，所述内管的壁厚不小于2mm。
[0014]本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，其中，所述液压栗上还设有手柄。
[0015]本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，其中，所述内管的表面设有刻度。
[0016]与已有技术相比，本实用新型有益效果体现为:
[0017]本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，可以很好的再现承压含水层应力传递特性，当岩层移动波及到承压含水层时会引起轻型液压油缸压力降低，首先通过布置在活塞杆上方的应力传感器可以监测到，从而可以考察覆岩运动与工作面推进距离的时空关系，活塞杆在上伸的同时，支撑杆发生伸长，通过读取支撑杆内管表面的刻度值可以得到模拟岩层发生的台阶下沉量，可模拟覆岩结构、含水层水压、关键层强度、支架工作阻力和基岩厚度对关键层复合破断的影响，设计合理、结构简单、加载精度高、水压大小可调、含水层水压和变形量易于观测，为继续开展承压含水层下开采覆岩破断压架致灾机理，防水煤柱合理确定等研究提供了实验条件。
[0018]本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，所述轻型液压油缸的工作压力为0.3?7.0MPa，高度为120?195mm，轻型液压油缸使用压力范围为0.3?7.0MPa，可以模拟承压含水层不同水压大小;高度为120?195_，可以模拟各种一次采全高工作面，能够满足工作面采高需要;可以保证工作面开挖前顶板岩层压力可以通过内管传递到底板岩层，而液压油缸不被压死。
[0019]本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，所述顶梁和所述底座的长度均与所述模拟架的宽度H相等，因为在铺设模拟岩层时，在模拟架的前后两面还需要加槽钢，而承压含水层模拟装置需要在铺设模拟岩层时放进去，所以顶梁和底座长度优选为不能大于模拟架的宽度H;另外，在承压含水层模拟装置顶梁上方还要铺设顶板模拟岩层，所以顶梁的长度优选为等于模拟架宽。
[0020]本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，所述内管的外径为20mm，内管的高为125mm，夕卜管的高为120mm，易于焊接内管。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置的主视图；
[0022]图2为沿图1中A-A线的剖视图；
[0023]图3为本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置的承压含水层模拟装置的结构示意图；
[0024]图4为本实用新型所述的邻近承压含水层开采岩层移动实验装置的承压含水层模拟装置的活塞杆上升后的结构示意图。
[0025]图中:1、模拟架，2、底座，3、顶梁，4、轻型液压油缸，41、活塞杆，42、缸筒，43、后法兰，5、支撑杆，51、内管，52、外管，6、螺丝，7、高压油管，8、液压栗，81、单向阀，82、压力表，9、模拟岩层，91、顶板模拟岩层，92、底板模拟岩层，10、应力传感器，11、数据线，12、数据采集器，13、手柄，14、模拟煤层，15、配重块。
[0026]下面将结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明。
【具体实施方式】
[0027]如图1、图2、图3和图4所示，一种邻近承压含水层开采岩层移动实验装置，包括内装有模拟煤岩层的模拟架I和埋设于模拟架I上部的模拟岩层9中的若干个承压含水层模拟装置，若干个所述承压含水层模拟装置沿模拟架I长度方向