用于模拟煤矿开采覆岩离层带注浆充填的试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于模拟煤矿开采覆岩离层带注浆充填的试验装置，包括试验架、试验箱、钻孔器和控压注浆装置，该试验箱包括前后面板，左右侧板和底板，试验箱的底部设置有与之相匹配的底座，底座的每个角上竖向设置有四个杆体，杆体位于试验箱外侧，杆体用于固定试验箱的前后面板和左右侧板。钻孔器为金属螺旋杆，引流金属管为中空金属杆，引流金属管后连接橡胶管，橡胶管另一端连接容器出液口。本实用新型专利技术通过将相似材料放置于试验箱内，用相似材料来模拟煤层和岩层，在煤层开采后观察岩层离层运动，然后通过钻孔器在实验设计的位置钻孔，将引流金属管插入孔内，通过控压注浆装置向离层带注浆，可以通过相似模拟实验实现对离层带充填的充填减沉效果的记录和观测。

Test device for simulating coal mine mining overburden separation layer grouting filling

The utility model discloses a simulation test device for grouting with overlying strata in mining, including test frame, test box, drill and grouting pressure control device, the test box comprises a front panel, left and right side plate and the bottom plate, the test box is arranged at the bottom of a match, each corner of the base the vertically arranged four rod, the rod body is located in the test chamber outside the rod body for fixing the test box the front panel and the left and right side plates. The utility model relates to a metal screw rod which is a hollow metal rod which is connected with a rubber pipe, and the other end of the rubber pipe is connected with the liquid outlet of the container. The utility model, similar material is placed in the test chamber, with similar material to simulate coal and rock, observation of strata separation movement in coal mining, and then through the drill in the experimental design position of drilling drainage, metal tube inserted through the control of pressure grouting device to grouting bed separation zone, through similar simulation the experimental realization of filling of the abscission zone filling records and observation the effect of sedimentation reduction.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于煤矿
，具体涉及一种为模拟煤矿开采覆岩离层带注浆充填的试验装置。
技术介绍
国内自80年代后期抚顺矿务局在我国首次采用覆岩离层带注浆减缓地表沉降的试验取得成功之后，此项技术引起了我国从事开采沉陷及“三下”采煤的专家和现场工程技术人员的重视，先后有大屯徐庄煤矿、新汶华丰煤矿、兖州东滩煤矿等进行了离层注浆减缓地表沉降现场试验。煤矿离层带注浆是减缓地表沉降的新途径，但到目前为止，在理论上和技术上还都不成熟，还有许多问题需要进一步进行理论探讨和实践验证，因此，进行离层带注浆充填的相似材料模拟，将有助于对离层带注浆减缓地表沉降现象、机理的认识。而且由于离层带注浆问题的复杂性，离层运动发育发展状况监测困难，尤其是离层带是动态的，即其产生是有条件的,产生空间的大小是随时间、开采尺寸的变化而变化的。仅仅依靠理论研究、数值模拟难以进行验证分析，无法为注浆充填过程提供较为全面的技术支持。在室内试验模拟方面，对离层带注浆充填的试验研究较少。模拟煤矿开采覆岩离层带注浆充填的试验装置是利用相似材料模拟岩层和煤层，煤层开采后，通过钻孔向离层带注浆，通过对地表沉降的记录和观测，以及实验后挖掘时充填体的位置及体积的分析，实现对离层带充填减缓地表沉降的模拟以及对离层运动的监测。
技术实现思路
本技术为解决上述现有技术中存在的缺陷提供一种用于模拟煤矿开采覆岩离层带注浆充填的试验装置，该装置通过利用相似材料模拟岩层和煤层，在煤层开采后，通过钻孔向离层带注浆，通过对地表沉降的记录和观测，以及实验后挖掘时充填体的位置及体积的分析，实现对离层运动的监测以及对离层带充填减缓地表沉降的模拟。其技术解决方案是：一种用于模拟煤矿开采覆岩离层带注浆充填的试验装置，其包括试验架、试验箱、钻孔器和控压注浆装置，所述试验架由底座和向上延伸的四个杆体组成，所述试验箱位于所述底座上，所述试验箱包括前后面板，左右侧板和底板，所述前后面板、左右侧板和底板形成一放置试样的容纳空间，所述前后面板、左右侧板分别固定在所述杆体上，所述注浆装置由圆柱形容器、内置活塞、重物、橡胶管、引流金属管组成，所述引流金属管通过橡胶管与容器相连，所述内置活塞由金属薄板和金属把手组成，所述金属薄板边沿用橡胶包裹防止漏液，所述钻孔器与引流金属管直径相同，通过在内置活塞上方放置不同质量的铅块来调节注浆压力。本技术所带来的有益技术效果：本技术提出了一种用于模拟煤矿开采覆岩离层带注浆充填的试验装置，其通过将固液耦合相似材料放置于试验箱内，用固液耦合相似材料来模拟岩层和煤层，在模拟开采后，打钻孔到岩层离层区域，通过引流金属管向离层带注浆，来模拟在注浆后对地面下沉的减缓效果，然后通过试验后凝固注浆体的位置和体积来反推离层带的运动情况，避免了以往试验对离层带运动的不可检测性，实现了离层注浆后减缓地表下沉的室内模拟。容器出液管口处设置有压力计，可减小试验误差，此外还可以通过调节压力的方式来调节注浆量以实现不同的地表减沉效果，容器内侧有刻度方便计算所用充填材料体积。附图说明下面结合附图对本技术做进一步清楚、完整的说明：图1为本技术试验装置的结构示意图；图2为本技术试验装置的部分结构示意图，图中示出了活塞部分；图中，1、试验架，2、试验箱，3、杆体，4、螺丝和螺母，5、容器，6、钻孔器，7、橡胶管，8、引流金属管，9、橡胶圈，10、阀门，11、压力计，12、内置活塞，13、铅块，14、把手，15、橡胶圈，16、可封闭通气孔。具体实施方式本技术公开了一种用于模拟煤矿开采覆岩离层带注浆充填的试验装置，为了使本技术的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本技术做进一步清楚、完整的说明。结合图1、图2所示，本技术，一种用于模拟煤矿开采覆岩离层带注浆充填的试验装置，包括试验架1、试验箱2和控压注浆装置，试验箱2位于试验架1上，试验箱2为长方体结构，长为1米，宽为0.5米，高为0.6米，在试验箱2内用于放置相似材料，试验箱2分为前后面板，左右侧板和底板，试验箱2的底部设置有与之相匹配的试验架1，试验架1的每个角上沿竖向设置有四个杆体3，每个杆体的长度为0.6米，在每个杆体3上均设置有通孔，通过螺钉连接通孔与相应的前后面板或左右侧板进行固定连接，试验架1与杆体3均为中空钢质材质；引流金属管8通过橡胶管7与容器5连接，引流金属管8外侧设有防止漏液的橡胶圈9，容器5与内置活塞12所形成的空间内放置充填材料，通过内置活塞12及放置在其上面的铅块13对充填材料加压，内置活塞12外侧设有防止漏液的橡胶圈15。本技术装置的使用方法：步骤1、首先制作相似材料模型并开采依据矿井实际情况设计所需各组分比例的固液耦合相似材料，将混合均匀调和好的相似材料置于成型模具装置中进行铺设并压实，模型厚度由试验设计相似比例决定，模型铺设完成后，按试验设计方案对模型进行煤层开采，开采一定时间后煤层上方岩层产生明显离层现象时准备试验同时观察记录离层带演化特征。步骤2、准备注浆充填将注浆充填装置放置在与模型上表面同一高度，按试验设计方案配置充填材料，将充填材料放入容器5，打开通气孔16，将内置活塞12放入容器5中直到活塞自然下降到下平面接触充填材料时关闭通气孔16，在内置活塞12上放置不同质量的铅块13直至压力计11读数达到设计压力。步骤3、离层带注浆充填过程用钻孔器6在试验设计位置打钻孔到一定深度，打开阀门10直至引流金属管8内被充填材料充满时关闭阀门，记录内置活塞在容器内侧刻度线的位置，将引流金属管8放入钻孔内，压紧橡胶圈9，打开阀门10进行注浆充填，当在规定时间内内置活塞12不再下滑时记录内置活塞在刻度线的位置。步骤4、试验观测过程上述步骤3工作完成后，观察相似材料模拟的地面下沉情况，并进行记录，记录完成后对充填材料凝固后的充填体进行挖掘，记录充填体出现的位置及体积形状。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本技术精神作举例说明。本技术所属
的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本技术的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。尽管本文较多地使用了试验架、试验箱、杆体、螺丝和螺母、容器、钻孔器、橡胶管、引流金属管、橡胶圈、阀门、压力计、内置活塞、铅块、把手、橡胶圈、可封闭通气孔等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述和解释本技术的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本技术精神相违背的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于模拟煤矿开采覆岩离层带注浆充填的试验装置，其包括试验架、试验箱、钻孔器和控压注浆装置，所述试验箱位于所述试验架上，所述试验箱包括前后面板，左右侧板和底板，所述前后面板、左右侧板和底板形成一放置试样的容纳空间，其特征在于：所述试验箱的底部设置有与之相匹配的底座，所述底座向上设置有竖向的四个杆体，并且前后面板和左右面板由杆体固定，所述底座与所述杆体均为中空方形不锈钢材质；所述控压注浆装置包括圆柱形容器、内置活塞、重物、橡胶管、引流金属管，所述引流金属管通过橡胶管与容器相连，所述内置活塞由金属薄板和金属把手组成，所述金属薄板边沿用橡胶包裹防止漏液，所述钻孔器与引流金属管直径相同。

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟煤矿开采覆岩离层带注浆充填的试验装置，其包括试验架、试验箱、钻孔器和控压注浆装置，所述试验箱位于所述试验架上，所述试验箱包括前后面板，左右侧板和底板，所述前后面板、左右侧板和底板形成一放置试样的容纳空间，其特征在于：所述试验箱的底部设置有与之相匹配的底座，所述底座向上设置有竖向的四个杆体，并且前后面板和左右面板由杆体固定，所述底座与所述杆体均为中空方形不锈钢材质；所述控压注浆装置包括圆柱形容器、内置活塞、重物、橡胶管、引流金属管，所述引流金属管通过橡胶管与容器相连，所述内置活塞由金属薄板...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，张士川，刘占新，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：新型
国别省市：山东;37