一种逆断层相似模型制作及开采模拟试验台的制作方法

本实用新型涉及一种逆断层相似模型制作及开采模拟试验台，属于采矿工程领域，具体是对现有采矿工程相似模拟试验中断层构造模拟装置的改进。

背景技术：

地下岩体是一种结构成分十分复杂的地质体，采矿以此为主要研究对象，因而采矿作业也具有相当的复杂性，对此的研究工作多基于基本假定进行简化，这种基于假定简化问题的研究方法存在着诸多弊端，使研究结果不能有效指导生产实践。然而，相似模拟试验研究则可以较好地解决上述问题，但是无论在三维相似模拟还是二维的平面应力问题的模拟中，逆断层模型的制作一直是个难题，当前的模拟方法是在模具中间放置一块薄板，在薄板两侧根据所模拟地层条件、断层参数和相似比分别进行装料铺设，待模型铺设完毕后将薄板抽出，即可形成断层。然而当前的方法不能模拟逆断层两盘间相互挤压作用，为解决这一问题本实用新型提供了一种相似模拟试验中考虑断层两盘相互挤压作用力的逆断层制作及开采模拟试验台，通过侧向加压油缸施加压力推动断层两盘模型，使其在模拟平台下方金属转轮辅助及两盘间润滑剂作用下发生相对位移，产生相互挤压作用，进而更加真实地模拟断层形成过程及其对采矿作业的影响，提高模拟试验精度，收到更好的模拟效果。

技术实现要素：

针对上述情况，为解决现阶段相似模拟试验台不能真实模拟逆断层形成过程和断层两盘相互挤压作用的技术缺陷，本实用新型提供一种相似模拟试验中考虑断层两盘相互挤压作用的逆断层制作及开采模拟试验台。该装置可以模拟逆断层的形成过程、断层两盘相互挤压作用以及采动过程中顶底板破坏垮落过程。

本实用新型提供一种相似模拟试验中考虑断层两盘相互挤压作用的逆断层制作及开采模拟试验台，其主要包括基本相似模拟试验台、侧向加压油缸、模拟平台、支架、金属转轮和分隔板。所述的侧向加压油缸固定于试验台两侧，所述的模拟平台位于试验台下部，通过支架与下方的金属转轮连接，所述的分隔板位于试验台中部。

进一步，作为优选，所述分隔板要经过涂油处理，其与两侧装填的材料之间置有云母粉。

进一步，作为优选，将分隔板抽出后，采用裂隙注浆法顺着分隔板抽出后残留的缝隙注入工业润滑剂；

进一步，作为优选，所述的侧向加压油缸由外部液压系统控制，可以精准提供压力和位移，在模拟矿体开采过程时，在安全阀的作用下保证稳定的侧向压力；

进一步，作为优选，所述的模拟平台位于试验台下部，通过支架与下方金属转轮相连接，并且模拟平台保持水平并在其上方铺设模型，下方金属转轮使模拟平台的移动更为方便，也避免了移动过程中试验台底板对模型造成损坏；

进一步，作为优选，所述的侧向加压油缸推动断层两盘运动，产生相对位移、相互挤压错动，形成逆断层。

与传统试验装置相比，本实用新型具有如下优点：

传统模拟方法是在模具中间放置一块薄板，在薄板两侧根据所模拟地层条件、断层参数和相似比分别进行装料铺设，待模型铺设完毕后将薄板抽出，即可形成断层。当考虑岩层受水平挤压作用而发生断裂，并在水平挤压应力的继续作用下上盘相对上升形成逆断层，上述模型制作方法及模拟过程显然存在不合理之处。本实用新型提供了一种相似模拟试验中考虑断层两盘相互挤压作用的逆断层制作及开采模拟试验台，通过侧向加压油缸施加压力推动断层两盘模型，使其在下方金属转轮的辅助作用及两盘间润滑剂润滑作用下发生相对位移，相互挤压使两盘之间产生力的作用，进而更加真实地模拟断层形成过程及其对采矿作业的影响，提高模拟试验精度，收到更好的模拟效果。本装置使用简单，成本低廉，可重复使用，并且根据逆断层形成机理，真实模拟断层两盘间相互挤压作用力，可以更真实反映断层存在对采矿作业的影响。

附图说明

图1一种逆断层相似模型制作及开采模拟试验台台支架图；

图2一种逆断层相似模型制作及开采模拟试验台金属转轮图；

图3一种逆断层相似模型制作及开采模拟试验台装配图；

图4一种逆断层相似模型制作及开采模拟试验台工作图；

图5一种逆断层相似模型制作及开采模拟试验台模拟效果图。

1-基本相似模拟试验台；2-侧向加压油缸；3-模拟平台；4-支架；5-金属转轮；6-分隔板

具体实施方式

下面结合说明附图对本实用新型做进一步说明：

如图所示，本实用新型提供了一种相似模拟试验中考虑断层两盘相互挤压作用的地质逆断层制作及开采模拟试验台，其主要包括基本相似模拟试验台1、侧向加压油缸2、模拟平台3、支架4、金属转轮5和分隔板6。侧向加压油缸2位于基本相似模拟试验台1两侧，由外部液压系统控制，在模型制作过程中推动模型运动相互挤压形成逆断层，在模拟开采过程中提供侧向压力，真实模拟地下矿体开采条件；模拟平台3通过支架4与下方金属转轮5相连接，模拟平台3保持水平，并在其上铺设相似材料模拟地层，下方金属转轮5可以对模拟平台的移动起到有效的优化作用。

使用时，首先按照传统的断层相似模拟方法分别在分隔板两侧按照所模拟地层条件分层铺设模拟材料，并且在经过涂油处理的分隔板6与相似材料之间撒一层云母粉，装填完毕后将分隔板6取出；顺着取出分隔板后残留的缝隙采用裂隙注浆法注入工业润滑剂；操纵液压系统使侧向加压油缸2推动上、下盘模型发生相对运动，相互挤压形成逆断层；保持压力恒定以模拟地下矿体在开采过程中的水平压力，并且可以防止模型发生二次变形，进入开采模拟阶段，以实际开采条件及操作规程为依据严格按照预定模拟方案模拟开采过程。

本实用新型通过外部液压系统施加压力，可以准确控制压力值和位移量，根据逆断层形成机理真实模拟断层两盘间的相互挤压作用。可以真实再现逆断层形成过程、采动应力在两盘之间的传导及断层带附近顶底板破坏过程，反映断层存在对采矿作业的影响，有效提高断层相似模拟精度。

当然，以上说明仅仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替换、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本实用新型的保护。