一种地下水库人工坝体系统及其构筑方法发明专利

专利名称：一种地下水库人工坝体系统及其构筑方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202211445088.9

专利申请（专利权）人：国能神东煤炭集团有限责任公司,北京低碳清洁能源研究院,国家能源投资集团有限责任公司
权利人地址：内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇上湾金龙路北

专利发明（设计）人：曹志国,王路军,武洋,张勇,杨毅,吴宝杨,池明波,李海祥,朱晓倩

专利摘要：本发明公开了一种地下水库人工坝体系统及其构筑方法，通过在人工坝体预先确定出薄弱区域，在构筑人工坝体时，预先在薄弱区域埋设渗压传感器和注浆管，在井下布置存储有封堵材料的储料筒和液体泵，在调度中心布置控制装置。渗压传感器会实时监测薄弱区域中的湿度和水压，并将湿度值和水压值传输给控制装置，当控制装置判断湿度值和水压值达到预设的湿度阈值和水压阈值时，则开启液体泵，通过注浆管向薄弱区域中注入封堵材料，以对渗流路径封堵。发明公开的地下水库人工坝体系统及其构筑方法，为地下水库人工坝体的构筑提供一种新的方案，其可对人工坝体的薄弱区域进行自动修复，修复效果好，修复周期短，并降低了修复成本。

主权利要求：
1.一种地下水库人工坝体系统，其特征在于，包括人工坝体和注浆设备；
所述注浆设备包括存储有封堵材料的储料筒、与所述储料筒连接的液体泵、与所述液体泵连接的注浆管和用于控制所述液体泵开关的控制装置；
其中，所述人工坝体中预先确定有薄弱区域，所述注浆管的一端埋在所述薄弱区域中；
所述薄弱区域中埋有渗压传感器，所述渗压传感器与所述控制装置信号连接；
当所述渗压传感器传给所述控制装置的湿度值和水压值均达到预设湿度阈值和预设水压阈值时，所述控制装置控制所述液体泵自动开启。
2.根据权利要求1所述的地下水库人工坝体系统，其特征在于，所述注浆管的末端连接有多孔管，所述多孔管埋在所述薄弱区域中。
3.根据权利要求1所述的地下水库人工坝体系统，其特征在于，所述注浆管中安装有至逆阀。
4.根据权利要求1‑3中任一项所述的地下水库人工坝体系统，其特征在于，所述储料筒中安装有搅拌装置，所述搅拌装置与所述控制装置信号连接；
所述控制装置控制所述搅拌装置超前所述液体泵开启。
5.一种如权利要求1‑4中任一项所述地下水库人工坝体系统的构筑方法，其特征在于，包括如下步骤：S01：采用相似模拟实验，预先确定出所述人工坝体中的薄弱区域；
S02：在巷道底板、巷道顶板及煤柱坝体之间安装坝体模板，浇筑混凝土形成所述人工坝体，将所述渗压传感器及所述注浆管的一端分别安装在所述薄弱区域中；
S03：在井下布置存储有封堵材料的所述储料筒，将所述液体泵与所述储料筒连接，将所述注浆管与所述液体泵连接；
在调度中心布置所述控制装置，将所述渗压传感器、所述液体泵分别与所述控制装置连接。
6.根据权利要求5所述的构筑方法，其特征在于，所述步骤S02中还包括如下步骤：在浇注成型所述人工坝体时，预埋有连接至所述薄弱区域的第一塑料套筒和第二塑料套筒；
采用切割钻头将所述第一塑料套筒、所述第二塑料套筒割裂；
将所述渗压传感器推入割裂的所述第一塑料套筒中，封堵所述第一塑料套筒的筒口；
将所述注浆管的一端插入割裂的所述第二塑料套筒中，封堵所述第二塑料套筒的筒口。
7.根据权利要求5所述的构筑方法，其特征在于，所述相似模拟实验包括物理相似实验；
所述物理相似实验包括如下步骤：
S01：搭建相似实验模具；
S02：在所述相似实验模具中构筑与所述人工坝体相似的相似人工坝体；
S03：向所述相似人工坝体中注水；
S04：给所述相似人工坝体施加载荷；
S05：监测所述相似人工坝体的压力、变形及渗流路径；
S06：确定所述相似人工坝体的相似破坏区域；
S07：根据所述相似人工坝体的所述相似破坏区域确定出所述人工坝体中的所述薄弱区域。
8.根据权利要求7所述的构筑方法，其特征在于，所述相似模拟实验还包括重构三维相似人工坝体数字模型步骤，包括：将所述相似人工坝体按照预设厚度分为n层相似人工坝体分层，其中n为≥2的整数；
按照从上往下的顺序依次拆除所述相似人工坝体分层，其中，每拆除一层所述相似人工坝体分层，对所述相似人工坝体分层上新形成的断面进行三维激光扫描；
将扫描后的图片进行数字图像处理以重构三维相似人工坝体数字模型，获取所述相似破坏位置的数字模型。
9.根据权利要求7所述的构筑方法，其特征在于，采用3D打印的方式制备所述相似实验模具。
10.根据权利要求7所述的构筑方法，其特征在于，所述相似模拟实验还包括数字模型相似实验；
所述数字模型相似实验与所述物理相似实验同步进行，以相互修正结果。 说明书 : 一种地下水库人工坝体系统及其构筑方法技术领域[0001] 本发明涉及地下水库技术领域，尤其涉及一种地下水库人工坝体系统及其构筑方法。背景技术[0002] 在煤炭开采过程中，为了保护地下水资源，通常在井下利用采空区、巷道建立地下水库。地下水库的坝体包括位于巷道两侧的煤柱坝体和构筑在巷道中的人工坝体。人工坝体的底面与巷道底板相接，人工坝体的顶面与巷道顶板连接，人工坝体的左右两侧分别与两侧的煤柱坝体相接，以密封内侧的采空区蓄水。[0003] 但是，在人工坝体与巷道底板、巷道底板、煤柱坝体的相接处，也即是人工坝体与煤岩的交界处，容易受压破坏，形成渗流路径。[0004] 现有技术中，通常在是在人工坝体与煤岩的交界处涂防渗胶或延长人工坝体与煤岩的交界面来防止渗流。但在实际使用的过程中，人工坝体长期受压，还是会遭受破坏而渗流。而此时，煤柱坝体已经形成，只能在人工坝体的外侧再重新构筑新的密封坝体，工程浩大，修复成本高，周期长。[0005] 有鉴于此，提供一种便于修复人工坝体渗流的地下水库人工坝体系统及其构筑方法成为必要。发明内容[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种便于修复人工坝体渗流的地下水库人工坝体系统及其构筑方法。[0007] 本发明技术方案提供一种地下水库人工坝体系统，包括人工坝体和注浆设备；[0008] 所述注浆设备包括存储有封堵材料的储料筒、与所述储料筒连接的液体泵、与所述液体泵连接的注浆管和用于控制所述液体泵开关的控制装置；[0009] 其中，所述人工坝体中预先确定有薄弱区域，所述注浆管的一端埋在所述薄弱区域中；[0010] 所述薄弱区域中埋有渗压传感器，所述渗压传感器与所述控制装置信号连接；[0011] 当所述渗压传感器传给所述控制装置的湿度值和水压值均达到预设湿度阈值和预设水压阈值时，所述控制装置控制所述液体泵自动开启。[0012] 在其中一项可选技术方案中，所述注浆管的末端连接有多孔管，所述多孔管埋在所述薄弱区域中。[0013] 在其中一项可选技术方案中，所述注浆管中安装有至逆阀。[0014] 在其中一项可选技术方案中，所述储料筒中安装有搅拌装置，所述搅拌装置与所述控制装置信号连接；[0015] 所述控制装置控制所述搅拌装置超前所述液体泵开启。[0016] 本发明技术方案还提供一种如前任一技术方案所述地下水库人工坝体系统的构筑方法，包括如下步骤：[0017] S01：采用相似模拟实验，预先确定出所述人工坝体中的薄弱区域；[0018] S02：在巷道底板、巷道顶板及煤柱坝体之间安装坝体模板，浇筑混凝土形成所述人工坝体，将所述渗压传感器及所述注浆管的一端分别安装在所述薄弱区域中；[0019] S03：在井下布置存储有封堵材料的所述储料筒，将所述液体泵与所述储料筒连接，将所述注浆管与所述液体泵连接；[0020] 在调度中心布置所述控制装置，将所述渗压传感器、所述液体泵分别与所述控制装置连接。[0021] 在其中一项可选技术方案中，所述步骤S02中还包括如下步骤：[0022] 在浇注成型所述人工坝体时，预埋有连接至所述薄弱区域的第一塑料套筒和第二塑料套筒；[0023] 采用切割钻头将所述第一塑料套筒、所述第二塑料套筒割裂；[0024] 将所述渗压传感器推入割裂的所述第一塑料套筒中，封堵所述第一塑料套筒的筒口；[0025] 将所述注浆管的一端插入割裂的所述第二塑料套筒中，封堵所述第二塑料套筒的筒口。[0026] 在其中一项可选技术方案中，所述相似模拟实验包括物理相似实验；[0027] 所述物理相似实验包括如下步骤：[0028] S01：搭建相似实验模具；[0029] S02：在所述相似实验模具中构筑与所述人工坝体相似的相似人工坝体；[0030] S03：向所述相似人工坝体中注水；[0031] S04：给所述相似人工坝体施加载荷；[0032] S05：监测所述相似人工坝体的压力、变形及渗流路径；[0033] S06：确定所述相似人工坝体的相似破坏区域；[0034] S07：根据所述相似人工坝体的所述相似破坏区域确定出所述人工坝体中的所述薄弱区域。[0035] 在其中一项可选技术方案中，所述相似模拟实验还包括重构三维相似人工坝体数字模型步骤，包括：[0036] 将所述相似人工坝体按照预设厚度分为n层相似人工坝体分层，其中n为≥2的整数；[0037] 按照从上往下的顺序依次拆除所述相似人工坝体分层，其中，每拆除一层所述相似人工坝体分层，对所述相似人工坝体分层上新形成的断面进行三维激光扫描；[0038] 将扫描后的图片进行数字图像处理以重构三维相似人工坝体数字模型，获取所述相似破坏位置的数字模型。[0039] 在其中一项可选技术方案中，采用3D打印的方式制备所述相似实验模具。[0040] 在其中一项可选技术方案中，所述相似模拟实验还包括数字模型相似实验；[0041] 所述数字模型相似实验与所述物理相似实验同步进行，以相互修正结果。[0042] 采用上述技术方案，具有如下有益效果：[0043] 本发明提供的地下水库人工坝体系统及其构筑方法，通过在人工坝体预先确定出薄弱区域，在构筑人工坝体时，预先在薄弱区域埋设渗压传感器和注浆管，在井下布置存储有封堵材料的储料筒和液体泵，在调度中心布置控制装置。渗压传感器会实时监测薄弱区域中的湿度和水压，并将湿度值和水压值传输给控制装置，当控制装置判断湿度值和水压值达到预设的湿度阈值和水压阈值时，则开启液体泵，通过注浆管向薄弱区域中注入封堵材料，以对渗流路径封堵。[0044] 综上所述，本发明提供的地下水库人工坝体系统及其构筑方法，为地下水库人工坝体的构筑提供一种新的方案，其可对人工坝体的薄弱区域进行自动修复，修复效果好，修复周期短，并降低了修复成本。附图说明[0045] 参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：[0046] 图1为本发明一实施例提供的地下水库人工坝体系统的立体图；[0047] 图2为人工坝体构筑在巷道底板、巷道顶板及两侧的煤柱坝体之间的剖视图；[0048] 图3为在人工坝体标记出薄弱区域的示意图；[0049] 图4为多孔管及渗压传感器埋在人工坝体的薄弱区域中的剖视图；[0050] 图5为储料筒中安装有搅拌装置的剖视图；[0051] 图6为在浇注成型人工坝体时，预埋有连接至薄弱区域的第一塑料套筒和第二塑料套筒的剖视图；[0052] 图7为第一塑料套筒、第二塑料套筒由切割钻头割裂后的示意图；[0053] 图8为渗压传感器推入割裂的第一塑料套筒中，将注浆管的一端插入割裂的第二塑料套筒中的示意图；[0054] 图9为相似实验模具的示意图。具体实施方式[0055] 下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。[0056] 如图1‑5所示，本发明一实施例提供的一种地下水库人工坝体系统，包括人工坝体4和注浆设备5。[0057] 注浆设备5包括存储有封堵材料57的储料筒51、与储料筒51连接的液体泵52、与液体泵52连接的注浆管53和用于控制液体泵52开关的控制装置54。[0058] 其中，人工坝体4中预先确定有薄弱区域41，注浆管53的一端埋在薄弱区域41中。[0059] 薄弱区域41中埋有渗压传感器6，渗压传感器6与控制装置54信号连接。[0060] 当渗压传感器6传给控制装置54的湿度值和水压值均达到预设湿度阈值和预设水压阈值时，控制装置54控制液体泵52自动开启。[0061] 本发明提供的地下水库人工坝体系统主要包括人工坝体4、注浆设备5和渗压传感器6。[0062] 人工坝体4为地下水库坝体的一部分。地下水库坝体包括有处于巷道两侧的煤柱坝体3，人工坝体4构筑在两侧的煤柱坝体3之间，用于封堵巷道。人工坝体4的下端嵌入在巷道底板1中，人工坝体4的上端嵌入在巷道顶板2中，人工坝体4的两侧嵌入在两侧的煤柱坝体3中。地下水库坝体的内侧为采空区，用于蓄水，从而形成地下水库。人工坝体4的外侧为空留的巷道，也称之为井下，井下会在适当的位置布置调度室，以控制井下的各电器设备的运转。[0063] 人工坝体4一般采用模具，由混凝土构筑而成。在构筑人工坝体4时，预先通过相似模拟实验确定出人工坝体4中的薄弱区域41。薄弱区域41一般处于人工坝体4与巷道底板1、巷道顶板2和煤柱坝体3的交界处，也即是处于人工坝体4与煤岩交界处。薄弱区域41的强度弱，受压时会破坏而产生裂隙，从而会发生渗流。[0064] 注浆设备5用于后期修复人工坝体4的薄弱区域41，以封堵裂隙，防止渗流。[0065] 注浆设备5包括储料筒51、液体泵52、注浆管53和控制装置54。[0066] 储料筒51处于井下，储料筒51中存储有封堵材料57，封堵材料57可采用马丽散。储料筒51的顶部具有出料管58和进料管59。液体泵52的进液口与出料管58连接，注浆管53的一端与液体泵52的出液口连接，注浆管53的另一端埋在薄弱区域41中，用于将封堵材料57注入薄弱区域41中，以封堵薄弱区域41中产生的裂隙，防治渗流。[0067] 进料管59与外部的封堵材料供料设备连接，在储料筒51中安装有液位传感器，当储料筒51中的封堵材料57低于液位传感器时，液位传感器会向封堵材料供料设备发出信号，封堵材料供料设备自动向储料筒51中补料。[0068] 控制装置54布置在调度室中，渗压传感器6埋在薄弱区域41中。渗压传感器6与控制装置54通过导线连接，实现信号传输。[0069] 渗压传感器6具有湿度监测功能和水压监测功能。渗压传感器6可为湿度传感器与水压传感器组合。[0070] 根据需要，可在人工坝体4的内侧沿着薄弱区域41的上下方向布置多个水压传感器42。每个水压传感器42都与控制装置54通过导线连接。在沿着从上往下的方向上，一个水压传感器42处于薄弱区域41的顶部，至少一个水压传感器42处于薄弱区域41的中部，一个水压传感器42处于薄弱区域41的底部。假设，处于薄弱区域41顶部的水压传感器42的压力值为F1，处于薄弱区域41底部的水压传感器42的压力值为F2，则F1＜F2。[0071] 当薄弱区域41因压力破坏产生裂隙而发生渗流时，会有水经过渗压传感器6。渗压传感器6会实时监测湿度值及水压值。[0072] 在控制装置54中会预先设置有预设湿度阈值和预设水压阈值，例如：预设湿度阈值为1，预设水压阈值在F1至F2之间取值。[0073] 当渗压传感器6传给控制装置54的湿度值和水压值均达到上述预设湿度阈值和预设水压阈值时，则控制装置54控制液体泵52自动开启，储料筒51中的封堵材料57由液体泵52抽取，并通过注浆管53向薄弱区域41中注入封堵材料57，以对渗流路径封堵。[0074] 综上所述，本发明提供的地下水库人工坝体系统，为地下水库人工坝体的构筑提供一种新的方案，其可对人工坝体4的薄弱区域41进行自动修复，修复效果好，修复周期短，并降低了修复成本。[0075] 在其中一个实施例中，如图4和图8所示，注浆管53的末端连接有多孔管531，多孔管531埋在薄弱区域41中。多孔管531包括多个喇叭口状的出浆口，利于将封堵材料57向薄弱区域41中扩散。[0076] 在其中一个实施例中，如图4所示，注浆管53中安装有至逆阀55，至逆阀55为单向阀。在未注浆时，可防止水经注浆管53回流至储料筒51中。[0077] 在其中一个实施例中，如图5所示，储料筒51中安装有搅拌装置56，搅拌装置56与控制装置54信号连接。控制装置54控制搅拌装置56超前液体泵52开启。[0078] 搅拌装置56用于搅拌储料筒51中的封堵材料57，起到均匀混合封堵材料57的作用。该搅拌装置56通过导线与控制装置54连接，由控制装置54来控制搅拌装置56的开启。[0079] 在控制装置54要控制液体泵52开启时，先开启搅拌装置56，从液体泵52抽出的封堵材料57混合均匀。[0080] 搅拌装置56超前液体泵52开启的时间，可根据实际需要进行设定，例如超前2分钟、3分钟、5分钟等。也即是，在渗压传感器6传给控制装置54的湿度值和水压值均达到上述预设湿度阈值和预设水压阈值时，控制装置54先控制搅拌装置56开启，经过上述预设超前时间后，控制装置54再控制液体泵52自动开启。[0081] 在其中一个实施例中，如图6‑8所示，在人工坝体4中埋有连接至薄弱区域41且被切割钻头割裂的第一塑料套筒7和第二塑料套筒8。[0082] 渗压传感器6安装在割裂的第一塑料套筒7中，第一塑料套筒7的外侧筒口采用密封结构封堵，便于安装渗压传感器6，且可防止渗压传感器6被人工坝体4的混凝土压坏。割裂的第一塑料套筒7有许多缝隙、孔洞，缝隙、孔洞的尺寸由切割钻头控制，水可经割裂的第一塑料套筒7的内侧筒口、缝隙、孔洞进入割裂的第一塑料套筒7中，以被渗压传感器6监测到。[0083] 注浆管53的一端插入割裂的第二塑料套筒8中，第二塑料套筒8的外侧筒口采用密封结构封堵，便于插入注浆管53的末端或多孔管531，也可防止人工坝体4的混凝土堵塞注浆管53的出浆口。割裂的第二塑料套筒8有许多缝隙、孔洞，缝隙、孔洞的尺寸由切割钻头控制，封堵材料57可经割裂的第二塑料套筒8的内侧筒口、缝隙、孔洞进入薄弱区域41的裂隙中。[0084] 密封结构可为混凝土、密封圈等。该处所指的外侧筒口是指塑料套筒处于人工坝体4的外表面上或伸出外表面的筒口，内侧筒口是指塑料套筒伸入薄弱区域41中的筒口。[0085] 结合图1‑5所示，本发明一实施例提供的一种地下水库人工坝体系统的构筑方法，包括如下步骤：[0086] S01：采用相似模拟实验，预先确定出人工坝体4中的薄弱区域41。[0087] S02：在巷道底板1、巷道顶板2及煤柱坝体3之间安装坝体模板，浇筑混凝土形成人工坝体4，将渗压传感器6及注浆管53的一端分别安装在薄弱区域41中。[0088] S03：在井下布置存储有封堵材料57的储料筒51，将液体泵52与储料筒51连接，将注浆管53与液体泵52连接。[0089] 在调度中心布置控制装置54，将渗压传感器6、液体泵52分别与控制装置54连接。[0090] 本发明提供的地下水库人工坝体系统的构筑方法，其构筑步骤如下：[0091] 预先在巷道底板1、巷道顶板2、煤柱坝体3的表面上掏槽，形成嵌入槽，以嵌入人工坝体4的端部。[0092] 采用相似模拟实验来模拟巷道底板1、巷道顶板2、煤柱坝体3、人工坝体4，通过加载、注荧光水、监测等方式，以在人工坝体4上确定出薄弱区域41。[0093] 在巷道底板1、巷道顶板2及煤柱坝体3之间安装坝体模板，通过混凝土注浆设备向坝体模板中浇筑混凝土形成人工坝体4。[0094] 在形成人工坝体4时或形成人工坝体4之后，将渗压传感器6及注浆管53的一端分别安装至薄弱区域41中。[0095] 布置注浆设备5，具体地：在井下布置储料筒51，储料筒51中存储有封堵材料57。将液体泵52与储料筒51的出料管58连接，将注浆管53的进液端与液体泵52连接。在调度中心布置控制装置54，将渗压传感器6的导线、液体泵52的导线与控制装置54连接。[0096] 在其中一个实施例中，如图6‑8所示，步骤S02中还包括如下步骤：[0097] 在浇注成型人工坝体4时，预埋有连接至薄弱区域41的第一塑料套筒7和第二塑料套筒8。[0098] 采用切割钻头将第一塑料套筒7、第二塑料套筒8割裂。[0099] 将渗压传感器6推入割裂的第一塑料套筒7中，封堵第一塑料套筒7的筒口。[0100] 将注浆管53的一端插入割裂的第二塑料套筒8中，封堵第二塑料套筒8的筒口。[0101] 渗压传感器6安装在割裂的第一塑料套筒7中，第一塑料套筒7的外侧筒口采用密封结构封堵，便于安装渗压传感器6，且可防止渗压传感器6被人工坝体4的混凝土压坏。割裂的第一塑料套筒7有许多缝隙、孔洞，缝隙、孔洞的尺寸由切割钻头控制，水可经割裂的第一塑料套筒7的内侧筒口、缝隙、孔洞进入割裂的第一塑料套筒7中，以被渗压传感器6监测到。[0102] 注浆管53的一端插入割裂的第二塑料套筒8中，第二塑料套筒8的外侧筒口采用密封结构封堵，便于插入注浆管53的末端或多孔管531，也可防止人工坝体4的混凝土堵塞注浆管53的出浆口。割裂的第二塑料套筒8有许多缝隙、孔洞，缝隙、孔洞的尺寸由切割钻头控制，封堵材料57可经割裂的第二塑料套筒8的内侧筒口、缝隙、孔洞进入薄弱区域41的裂隙中。[0103] 在其中一个实施例中，如图9所示，相似模拟实验包括物理相似实验。[0104] 物理相似实验包括如下步骤：[0105] S01：搭建相似实验模具。[0106] S02：在相似实验模具中构筑与人工坝体4相似的相似人工坝体104。[0107] S03：向相似人工坝体104中注水。[0108] S04：给相似人工坝体104施加载荷。[0109] S05：监测相似人工坝体104的压力、变形及渗流路径。[0110] S06：确定相似人工坝体104的相似破坏区域。[0111] S07：根据相似人工坝体104的相似破坏区域确定出人工坝体4中的薄弱区域41。[0112] 采用物理相似实验的实验步骤如下：[0113] 对巷道顶板2、巷道底板1、煤柱坝体3的嵌入槽表面进行三维扫描，获取嵌入槽表面几何形态数据。依据嵌入槽表面几何形态数据绘制嵌入槽表面几何特征图形，按照物理相似模拟试验要求制备相似实验模具。[0114] 相似实验模具包括箱体，箱体的前后两侧为玻璃，便于观察。箱体中具有相似底板101、相似顶板102和相似煤柱坝体103。在相似底板101、相似顶板102和相似煤柱坝体103之间浇筑混凝土以形成相似人工坝体104。在相似顶板102的顶部布置有垂向加载系统和注水系统，在相似煤柱坝体103的侧部布置有侧向加载系统。在相似底板101及相似顶板102中布置有垂向压力传感器105，在相似煤柱坝体103中布置有侧向压力传感器106。垂向加载系统和侧向加载系统可选用活塞或气囊。注水系统可提供荧光水，以便后期通过摄像机观察相似人工坝体104中的水路。[0115] 在形成相似人工坝体104之后，先通过注水系统从顶部向相似人工坝体104中注水，采用荧光灯照射相似人工坝体104。[0116] 再按照预设顺序通过垂向加载系统、侧向加载系统给相似人工坝体104加载施压。压力可由垂向压力传感器105、侧向压力传感器106监测出。[0117] 通过摄像机来拍摄水流路径，以确定渗漏位置区域，也即是获得相似人工坝体104的相似破坏区域。再根据相似实验的相似比，在人工坝体4上确定出薄弱区域41。[0118] 在其中一个实施例中，相似模拟实验还包括重构三维相似人工坝体104数字模型步骤，包括：[0119] 将相似人工坝体104按照预设厚度分为n层相似人工坝体分层，其中n为≥2的整数。[0120] 按照从上往下的顺序依次拆除相似人工坝体分层，其中，每拆除一层相似人工坝体分层，对相似人工坝体分层上新形成的断面进行三维激光扫描。[0121] 将扫描后的图片进行数字图像处理以重构三维相似人工坝体104数字模型，获取相似破坏位置的数字模型。[0122] 本实施例中，在相似实验完成后，拆除相似实验模具时，将相似人工坝体104分为2层以上，从上往下每次拆除一层，并通过三维激光扫描相邻的两层相似人工坝体分层之间的断面，以获取相似破坏位置的数字模型，可从计算机中更加直观地看到观察到破坏位置及破坏方式。[0123] 在其中一个实施例中，采用3D打印的方式制备相似实验模具。在制作相似实验模具时，通过3D打印的方式制作巷道顶板2、巷道底板1、煤柱坝体3，使其嵌入槽的表现形式与实际相同，提高了实验结果的准确性。[0124] 3D打印过程：三维激光扫描数据通过CATIA软件建模，采用SLA(立体光固化成型)技术打印实验模具。[0125] 在其中一个实施例中，相似模拟实验还包括数字模型相似实验。[0126] 数字模型相似实验与物理相似实验同步进行，以相互修正结果。[0127] 本实施例中，在进行物理相似实验时，还通过计算机软件(例如，Comsol软件)进行数字模型相似实验，两者相互印证，以相互修正结果，提高了实验结果的准确性。根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。[0128] 以上的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

专利地区：内蒙古

专利申请日期：2022-11-18

专利公开日期：2024-05-21

专利公告号：CN118057014A