【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种充填注浆模拟试验的装置及方法,尤其是一种适用于采矿工程中倾斜含水煤层充填注浆试验装置及方法。
技术介绍
我国作为以煤炭为主要能源的国家,经济的高速发展,需要煤炭产量的快速增长。但很多矿区面临资源日益枯竭、环境破坏和“三下”压煤量大难采等问题。利用井下采空区处置煤矸石的矸石充填采煤技术,既可以回收“三下”压煤、减少煤矿固体废弃物地面排放、解放矿井提升能力、又可以减轻深井开采和沉陷灾害,是实现煤矿绿色开采的关键技术途径之一。研究采场支承压力的发展变化与上覆岩层运动规律,一直是煤矿开采过程中重点关注的问题,也是一个难点问题。由于现场研究“三下”充填开采上覆岩层的运动规律具有不可见性,相关的“三下”充填开采沉陷预计也大多是以实验为基础的经验方法,因此,进行“三下”充填开采覆岩移动特征的相似材料实验研究非常有必要。相似模拟试验装置主要有两类,一类是平面模型架,一类是立体模型架。由于平面模型架其厚度有限,不能再现地下工程结构或岩层所处的工程环境,而立体模型试验装置可以通过加载装置对模型施加三个方向的载荷来模拟巷道、硐室或隧道等地下结构的围岩应力场,使模拟过程和模拟结果更接近于实际。现有的立体模型试验装置一般只能模拟工作面开采,模拟煤层开采与采空区充填同步进行的综采充填过程,无法对倾斜含水煤层在开挖充填同时进行注浆的施工过程中地下结构的围岩应力场进行模拟,现有技术中的模拟试验功能仍比较单一,模 ...
【技术保护点】
一种可模拟不同倾角含水煤层充填注浆试验装置,其特征在于:包括方形试验台框架、充填注浆模拟装置、上部以及周边液压加载系统、应力应变数据采集系统以及试验台倾角调节装置;所述方形试验台框架包括支架、以及将整个试验装置封闭的上部挡板(2)和底部挡板以及四周挡板(1,3,10,11),以及固定在底部挡板上的支脚(5),其中支脚(5)与承载板(6)焊接固定;所述充填注浆模拟装置包括模拟岩层(12)、模拟煤层(4)、长方体模拟充填材料模块(14)、注浆管道(15)、注水管道(18)、模拟支架(13),所述模拟煤层由若干长方体煤块(16)组成,其中注浆管道(15)与注浆泵相连,注水管道(18)与注水泵相连,长方体模拟充填材料模块(14)的尺寸与长方体煤块(16)的尺寸相等。所述上部以及周边液压加载系统包括上部和四周的液压油缸以及油管道和油泵,所述上部和四周的液压油缸分别对上部、四周挡板进行加载;所述应力应变数据采集系统包括预先置于模拟岩层和模拟充填材料模块内的应力应变片以及与之相连的数据处理器;试验台倾角调节装置包括与承载板(6)的一侧相连的轴座(7)和与承载板另一侧相连的液压顶升装置(9)和将整个试 ...
【技术特征摘要】
1.一种可模拟不同倾角含水煤层充填注浆试验装置,其特征在于:包括方形试
验台框架、充填注浆模拟装置、上部以及周边液压加载系统、应力应变数据采集
系统以及试验台倾角调节装置;
所述方形试验台框架包括支架、以及将整个试验装置封闭的上部挡板(2)
和底部挡板以及四周挡板(1,3,10,11),以及固定在底部挡板上的支脚(5),
其中支脚(5)与承载板(6)焊接固定;
所述充填注浆模拟装置包括模拟岩层(12)、模拟煤层(4)、长方体模拟充
填材料模块(14)、注浆管道(15)、注水管道(18)、模拟支架(13),所述模拟
煤层由若干长方体煤块(16)组成,其中注浆管道(15)与注浆泵相连,注水管
道(18)与注水泵相连,长方体模拟充填材料模块(14)的尺寸与长方体煤块(16)
的尺寸相等。
所述上部以及周边液压加载系统包括上部和四周的液压油缸以及油管道和
油泵,所述上部和四周的液压油缸分别对上部、四周挡板进行加载;
所述应力应变数据采集系统包括预先置于模拟岩层和模拟充填材料模块内
的应力应变片以及与之相连的数据处理器;
试验台倾角调节装置包括与承载板(6)的一侧相连的轴座(7)和与承载板
另一侧相连的液压顶升装置(9)和将整个试验台锁定的锁定装置;轴座(7)和
液压顶升装置(9)固定在基座(8)上。
2.如权利要求1所述的一种可模拟不同倾角含水煤层充填注浆试验装置,其特
征在于:所述注浆管道(15)由若干支管组成,其中每个支管垂直插入模拟岩层
一定深度后,其位置对应于每个煤块中间的位置。
3.如权利要求2所述的一种可模拟不同倾角含水煤层充填注浆试验装置,其特
征在于:所述支管的管壁以及所述注水管道(18)的管壁开设由若干小孔。
4.如权利要求3所述的一种可模拟不同倾角含水煤层充填注浆试验装置,其特
征在于:所述注水管道(18)有若干个,每个管道分别插入每个煤块(16)内部,
并用密封胶在插入口固定。
5.如权利要求4所述的一种可模拟不同倾角含水煤层充填注浆试验装置,其特
征在于:所述应力应变片置于模拟岩层(12)和模拟充填材料模块(14)的不同
\t层位,具体位置依据试验要求和参数而定。
6.如权利要求5所述的一种可模拟不同倾角含水煤层充填注浆试验装置的试验
方法,其特征在于包括以下步骤:
a、根据实际工程参数计算试验所需的各项参数,包括模拟岩层的材料、厚度、
模拟煤块的尺寸、注浆材料、注浆...
【专利技术属性】
技术研发人员:李国斌,韩丽华,
申请(专利权)人:辽宁建筑职业学院,
类型:发明
国别省市:辽宁;21
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