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专利号: 2015106889714
申请人: 临沂大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2026-04-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种采动覆岩垮裂三维内部空间展布形态模拟方法,其特征在于,包括以下步骤︰第一步,依据煤系地层综合柱状图及各岩层的物理力学测试结果,获得各岩层岩性、厚度和物理力学参数;

第二步,根据几何相似比和应力相似比,确定模型的几何尺寸和各岩层的相似材料的配比;

所述相似材料为多种憎水性材料的混合物,其中掺加有一定比例的淀粉;

第三步,将上述相似材料按所需模拟的煤系地层情况,在模具内进行分层铺设,在每不同岩性的岩层与岩层之间,采用云母片进行隔离、分层;直至全部铺设完成,制成相似材料模型;

第四步,脱模,并对所获得的相似材料模型进行采煤工作面模拟开采;

第五步,采煤工作面模拟开采完成后,根据相似材料模型覆岩的直观垮落形态,确定相似材料模型顶部垂直钻孔的具体布局、钻孔数量以及钻孔深度;

然后,从相似材料模型顶部垂直向下钻若干数量的孔;钻孔完成后,向所钻孔中灌注碘溶液,碘溶液注入量的上限以在孔中不产生未渗透的积液为前提;

第六步,向所钻孔中灌注流动性好的、低粘度的环氧树脂;

待环氧树脂凝固后,环氧树脂在模型内部将形成空间三维展布形态的树状模型;

第七步,对相似材料模型进行水平分层剖面,对由碘溶液渗透并与淀粉反应呈现蓝色的轨迹和上述环氧树脂所形成的空间三维展布形态的树状模型,进行拍照和测绘,以记录覆岩层的裂隙分布状况、断裂和离层的位置信息,以及断裂和离层的具体尺寸数据;

第八步,将上述所得各信息、数据进行汇总,即得采动覆岩垮裂三维内部空间结构展布形态。

2.根据权利要求1所述的采动覆岩垮裂三维内部空间展布形态模拟方法,其特征在于,所述憎水性材料为砂子、石蜡、凡士林和液压油;

上述砂子、石蜡、液压油、凡士林和淀粉的质量比为40︰1︰1︰0.47-1.2︰1.5-1.8。

3.根据权利要求1所述的采动覆岩垮裂三维内部空间展布形态模拟方法,其特征在于,所述凡士林为工业凡士林。

4.根据权利要求1所述的采动覆岩垮裂三维内部空间展布形态模拟方法,其特征在于,所述碘溶液的溶质为单质碘,溶剂为乙醇、三氯甲烷、四氯化碳或乙醚溶液。

5.根据权利要求1-4任一所述的采动覆岩垮裂三维内部空间展布形态模拟方法,其特征在于,所述相似材料的配制方法和铺设方法如下:在搅拌或翻炒状态下,将砂子加热至70-85℃;

将石蜡、凡士林和液压油置于容器内,采用水浴加热方式加热至65-70℃,并搅拌均匀,制成液态混合物;

然后,将上述液态混合物倾倒入70-85℃的砂子中,快速拌和均匀,完成相似材料的配制;

然后,将所配置成的相似材料在温度处于石蜡的凝固点之上的状态下,进行快速铺设即可。