在水箱口的干净木板拿掉，对第一个水箱和第二个水箱加水到刚好零刻度位置时，升高水箱位置，打开第一个水箱的阀门，利用水的自身重力，将水注入到小水袋中，水面下降到下管体有刻度区最后刻度时关闭第一个水箱的阀门，再打开第二个水箱的阀门，利用水的自身重力，将水注入到小水袋中，最后刻度显示水箱注入的水的流量之和为(810a-16200) ml时关闭第二个水箱的阀门，刻度值从下管体的有刻度区中读出；
[0026]当实际含水层厚度小于6m大于4m时，3个水箱水量刚好可以满足，方法为:将盖在水箱口的干净木板拿掉，对三个水箱分别加水到刚好零刻度位置，升高水箱位置，打开第一个水箱的阀门，利用水的自身重力，将水注入到小水袋中，水面下降到下管体有刻度区最后刻度时关闭第一个水箱的阀门；再打开第二水箱的阀门，利用水的自身重力，将水注入到小水袋中，水面下降到下管体有刻度区的最后刻度时关闭第二个水箱的阀门；再打开第三个水箱的阀门，利用水的自身重力，将水注入到小水袋中，当最后刻度显示水箱注入的水的流量之和为(810a-32400) ml时关闭第三个水箱的阀门，刻度值从下管体的有刻度区中读出；
[0027]⑥对小水袋充完水之后，在承压含水层上方水平压一块槽钢或铁板，持续3-5分钟，各个小水袋会逐步调整水量，直到各个高度一致；按照步骤②铺设方法，在承压含水层上方水平铺设上覆岩层；
[0028]⑦风干、养护模型一周，期间将相似模拟装置的部分侧护板卸下；
[0029]⑧补偿缺少的载荷，通过杠杆或者配重铁块，加于上覆岩层层面之上以补偿缺失的载荷；
[0030]⑨按照实际开采情况，进行相似比逐步开挖煤层，通过水流量传感器及铺在岩层中的应力传感器，在煤层开挖过程中，对承压含水层载荷传递规律、含水层移动变形规律及含水层内部随着工作面的推进水压补给规律及其流动规律的相似模拟。
[0031]本发明采煤教学中使用的Z型水袋装置与现有技术不同之处在于:
[0032]本发明采煤教学中使用的Z型水袋装置能够实现在煤层开采以后，对承压含水层载荷传递规律、含水层移动变形规律及含水层内部随着工作面的推进水流补给规律及其流动规律的相似模拟，为研究采动影响及水压力共同作用下采场的矿山压力、工作面压架致灾、水灾防治等方面提供试验方法。
[0033]本发明采煤教学中使用的Z型水袋装置是依据离散元的思想设计而成的，既然整体性全长水袋的模拟效果不理想，就把全长水袋分离成一个个尺寸较小的水袋，每个小水袋有一个进水口和一个出水口，进出水口用弹性软管连接，并且进出水口交错布置，使弹性软管有一定的移动行程，保证其在下覆岩层发生移动时不会影响小水袋的移动；同时在每个弹性软管上安装流量监控传感器，并与主机相连，实现各小水袋中的水流量数据的在线监测与分析；最后配合水压控制系统实现不同水压条件下的承压含水层下采煤相似材料模拟试验。
[0034]本发明的承压水下采煤对含水层的相似模拟试验装置及方法，能够实现在煤层开采过程中，对上覆岩层中存在含水层时，对承压水的近似模拟。通过调节水箱高度和调压阀做到对承压含水层的水压力的控制，以及小水袋之间的水流量传感器，实现在采动过程中对含水层中受采动影响部分的水的流动及补给规律进行模拟及监控，进而可以得到含水层内部水流变化与煤层开采之间的内在联系，通过实验室分析最终得出规律性认识，从而实现对不同含水层，特别是不同水压、不同埋藏深度、不同厚度下的含水层在采动过程中其载荷传递规律、承压水的补给规律、承压含水层下采煤采场矿山压力及显现规律、工作面压架致灾机理等相关问题的研究。而设计的离散型小水袋及连接的弹性软管，保证了载荷传递的连续性及变形的协调性。同时小水袋的制作工艺简单、密闭性较好、铺设方便，调压阀调压精度较高，保证了采动过程中含水层水压的稳定性。
[0035]下面结合附图对本发明的采煤教学中使用的Z型水袋装置作进一步说明。
【附图说明】
[0036]图1为本发明采煤教学中使用的Z型水袋装置的单个小水袋的结构示意图；
[0037]图2为本发明采煤教学中使用的Z型水袋装置的10个小水袋的正视图；
[0038]图3为图2去掉上侧壁和下侧壁的10个小水袋的俯视图；
[0039]图4为本发明采煤教学中使用的Z型水袋装置的输水管的结构示意图；
[0040]图5为本发明采煤教学中使用的Z型水袋装置的水供应装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0041]—种采煤教学中使用的Z型水袋装置，包括支撑架和架设于其上的煤层和岩层，在所述岩层中设置有承压含水层，如图1-图4所示，所述承压含水层由多个小水袋连接而成，所述小水袋是由顶板1、底板2、前侧壁3、后侧壁4、左侧壁5和右侧壁6围合而成的长方体结构，其内部为充水空间，在所述小水袋的左侧壁上设置有入水口 7，右侧壁上设置有出水口 8，后一个所述小水袋的入水口 7通过输水管9与前一个所述小水袋的出水口 8相连，第一个所述小水袋的入水口 7与水供应装置相连，最后一个所述小水袋只设置有入水口 7。
[0042]包括10个所述小水袋，从第1个?第5个小水袋的入水口 7设置在所述左侧壁5的中部，处于靠近所述前侧壁3的位置，出水口 8设置在所述右侧壁6的下部，处于靠近所述后侧壁4的位置；从第6个到10个小水袋的入水口 7设置在所述左侧壁5的下部，处于靠近所述前侧壁3的位置；从第6个到9个小水袋的出水口 8设置在所述右侧壁6的中部，处于靠近所述后侧壁4的位置。
[0043]所述输水管9包括第一管体201、第二管体202和第三管体203，所述第一管体201的一端通过弹性软管102和接头101与前一个所述小水袋的出水口 8连接，所述第二管体202的一端通过弹性软管102与所述第一管体201的另一端相连，所述第三管体203的一端通过弹性软管102与所述第二管体202的另一端相连，所述第三管体203的另一端通过弹性软管102和接头101与后一个所述小水袋的入水口 7连接；所述第一管体201与所述第二管体202之间形成的角度以及所述第二管体202与所述第三管体203之间形成的角度均为锐角；在所述第二管体202外侧的中部设置有水流量传感器10。所述第一管体201和第三管体203的长度为27mm，所述第二管体203的长度为42mm，用于连接的弹性软管102的长度均为12_。这种“Z”型布置方式可以保证水袋之间有相对较大的滑动甚至旋转，这种对于大采高以及特厚煤层的相似模拟试验效果更佳，成功率高。因为大采高以及特厚煤层的顶板垮落范围和幅度相对剧烈，水袋移动范围也较大。
[0044]所述输水管还包括第一支撑管301和第二支撑管302，所述第一支撑管301的一端固定在所述第一管体201的中部，另一端固定在前一个小水袋的右侧壁6上，所述第一支撑管301、第一管体201和右侧壁6之间形成一个稳定的等边三角形的空间；所述第二支撑管302的一端固定在所述第三管体203的中部，另一端固定在后一个小水袋的左侧壁5上，所述第二支撑管302、第三管体203和左侧壁5之间形成一个稳定的等边三角形的空间，所述第一支撑管301和第二支撑管302为直径2.5mm的塑料棒。这种双接头“Z”型布置方式可以保证水袋之间有相对较大的滑动甚至旋转的同时，可以降低因为上方砂石等下落，压住接头导致失败等风险，双接头的设计大大降低了试验失败的风险。这种对于大采高以及特厚煤层且，含水层在所在岩层垮落范围较大时的相似模拟试验效果更佳，因为在这种情况下，水袋之间移动距离相对较大，上方模拟岩层垮落的砂石较多，容易压住管路。
[0045]在所述顶板1和所述底板2的左右两侧还分别设置有保护板11，由所述顶板1和底板2向左右两侧延伸而成，将所有所述小水袋的所述保护板11依次相连，在相邻的两个所述小水袋间形成保护所述输水管9的置物空间。
[0046]所述顶板1和所述底板2为PVC板，所述前侧壁3、后侧壁4、左侧壁5和右侧壁6的截面为可折叠伸缩的齿形结构，由丁基橡胶制成。所述小水袋的长度为280_，宽度为310mm，所述前侧壁3、后侧壁4、左侧壁5和右侧壁6的最大拉伸高度为60mm ;所述保护板11的长度为20mm，宽度为310mm ;所述顶板1和底板2的厚度为5mm，所述前侧壁3、后侧壁
4、左侧壁5和右侧壁6的厚度为2.5mm ;所述弹性软管102为聚丙烯材料制成，外直径为70mm，内直径为50mm。上下两平面为5mm的硬度PVC (聚氯乙稀)板，硬度大，强度大，强度高，可以抵抗上下方压力，且达到水袋均匀受力的要求，前后左右四个侧面都比上下板相对薄一点，厚度2.5mm，材质为丁基橡胶，且2.5mm的厚度保证不易变形，不会挤压小水袋之间的水管。软管材质为聚丙稀，直径70mm，内腔直径50mm，20mm的外壳厚度可以保证软管有一定外部抗压强度，且50mm内腔在完全充水情况下，内部压力不会压爆软管而漏水。
[0047]从正视图来看，10个水袋的入水口 7和出水口 8的排列为对称设计，当模型水袋