专利名称：松散承压含水层采动水位变化规律的实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实验装置，尤其是一种松散承压含水层采动水位变化规律的实验装置。
背景技术：
松散承压含水层下采煤，由于疏降排水成本高、周期长，对水体环境影响大，因此大多数煤矿采用带压开采，但是由于压力大、基岩薄，由此带来的顶板压架突水危险性也随之加大。以皖北祁东煤矿为例，其422421^14412^30等多个工作面相继发生了多达 16起类似的压架突水事故，其中6J0工作面从2009年9月13日到2010年3月1日，在短短的四个月间就发生了四起压架突水事故。频繁的压架突水事故已经严重影响到煤矿的正常生产，带来了巨大的经济损失。由于的流动性和补给作用，松散承压含水层有载荷传递作用，导致松散承压含水层下开采关键层易产生复合破断(即相邻两层或多层关键层同步破断)，引起工作面矿山压力的急剧增大与含水层水位的骤然下降。由于工作面岩层存在着周期性的下沉、回转、垮落，含水层水位也存在周期性的上升与下降。但是含水层水位的下降与工作面矿压显现存在着怎样的定量对应关系呢？其影响因素有哪些呢？能否通过含水层水位下降量来预警工作面矿压显现强度呢？该方法的时效性如何？这些都是尚未研究清楚的问题，因此，继续深入研究松散承压含水层下采煤压架突水灾害预警机理是十分必要的，但是目前，在我国矿业领域还没有研究该方面的实验装置，基于此，设计了该套实验装置来研究含水层水位下降量与关键层运动对应的时空关系及其影响因素。
实用新型内容技术问题本实用新型的目的是克服已有技术存在的问题，提供一种结构简单、操作方便、用途多元化、水位补给源高度可调、可实现不同的承压水头的松散承压含水层采动水位变化规律的实验装置。技术方案本实用新型的松散承压含水层采动水位变化规律的实验装置，包括数据采集器，该装置内装有模拟煤岩层的模拟箱，在模拟箱上部的模拟岩层中设有松散承压含水层袋，松散承压含水层袋的一侧上部设有伸出模拟箱外部的水位管，另一侧设有伸出模拟箱外部与水箱相连接的进水管；水位管上设有与数据采集器相连的水位计。所述进水管上设有水表和控制水流量的水阀；所述的模拟箱下部的模拟煤层处设有活动窗口 ；所述松散承压含水层袋由密封水袋和装入密封水袋内约为Icm的砂粒和加入密封水袋内与砂粒质量百分比为30%的水构成。有益效果本实用新型选用与现场“松散承压含水层”相类似的介质，使得模拟结果较为真实可靠，反映了现场的实际情况；通过水位仪来记录四含水位随工作面开采的变化情况，可以考察水位变化与关键层运动的时空关系，可以模拟导水裂隙带变化与含水层水位之间的关系。模拟含水层水位变化与关键层运动时空关系的影响因素包括主关键层位置、主关键层厚度、工作面开采速度、四含水水压、骨架颗粒大小等，还可模拟承压含水层下导水裂隙带发展过程及与水位变化的时空关系。用途可多元化。水位补给源高度可调，能实现不同的承压水头，满足不同采矿条件下的模拟需要。其结构简单、操作方便、能有效模拟工作面岩层周期性下沉、回转、垮落的情况，为实际运用提供参考数据。
图1是本实用新型的结构示意图。图中1 一模拟箱；2 —松散承压含水层袋；3 —水位计；4 一水阀；5 —数据采集器；6 —进水管；7 —水箱；8 —水位管；9 一水表10 —模拟煤层；11 一模拟岩层。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的松散承压含水层采动水位变化规律的实验装置，主要由数据采集器5，数据采集器5选用FYC-3型浮子式液位传感器，该装置内装有模拟煤岩层 11的模拟箱1，模拟箱1下部的模拟煤层10处设有方便开合的活动窗口，在模拟箱1上部的模拟岩层11中设有松散承压含水层袋2，松散承压含水层袋2由密封水袋和装入密封水袋内约为Icm的砂粒和加入密封水袋内与砂粒质量百分比为30%的水构成。松散承压含水层袋2的一侧上部设有伸出模拟箱1外部的水位管8，另一侧设有伸出模拟箱1外部与水箱 7相连接的进水管6，进水管6上设有水表9和控制水流量的水阀4。水箱7大小大于等于松散承压含水层袋2的体积，以保证可以提供充足的水源。水位管8上设有与数据采集器 5相连的水位计3，水位计3由浮子驱动，是用于连续性水位变化的水位测量计，通过浮子一浮子电缆——配重系统将水位的变动传输到感应器的浮子滑轮上，通过此系统旋转运动将水位转换为电子信号，将数据传输到外部数据采集器5中。
权利要求1.一种松散承压含水层采动水位变化规律的实验装置，包括数据采集器(5)，其特征在于该装置内装有模拟煤岩层的模拟箱(1)，在模拟箱(1)上部的模拟岩层中设有松散承压含水层袋(2)，松散承压含水层袋(2)的一侧上部设有伸出模拟箱(1)外部的水位管(8)， 另一侧设有伸出模拟箱(1)外部与水箱(7)相连接的进水管(6);水位管(8)上设有与数据采集器(5)相连的水位计(3)。
2.根据权利要求1所述的松散承压含水层采动水位变化规律的实验装置，其特征在于，所述进水管(6 )上设有水表(9 )和控制水流量的水阀(4 )。
3.根据权利要求1所述的松散承压含水层采动水位变化规律的实验装置，其特征在于，所述的模拟箱(1)下部的模拟煤层(10)处设有活动窗口。
专利摘要一种松散承压含水层采动水位变化规律的实验装置，装置包括数据采集器、内装有模拟煤岩层的模拟箱，在模拟箱上部的模拟岩层中设有松散承压含水层袋，松散承压含水层袋的一侧上部设有伸出模拟箱外部的水位管，另一侧设有伸出模拟箱外部与水箱相连接的进水管；水位管上设有与数据采集器相连水位计。通过水位仪来记录含水位随工作面开采的变化情况，可模拟水位变化与关键层运动对应的时空关系及其影响因素，还可模拟承压含水层下导水裂隙带与水位变化的时空关系。结构简单、操作方便、用途多元化、水位补给源高度可调、可实现不同的承压水头，满足不同采矿条件下的模拟需要。
文档编号E21B49/00GK202132036SQ20112011830
公开日2012年2月1日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者单珍君, 朱卫兵, 王晓振, 许家林, 郝宪杰 申请人:中国矿业大学