废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置及方法，涉及岩石力学测试装置技术领域，该装置包括箱体、水压密封盖、气压密封盖、充水腔体、充气腔体、截锥腔、供水管路、加载系统和监测装置，在箱体内浇筑有混凝土，截锥腔两端的上底分别连接充水腔体和充气腔体，供水管路连接充水腔体，气泵连接充气腔体，加载系统模拟上覆围岩和侧向围岩的压力，监测装置确定密闭墙内的应力和位移变化。利用该装置进行试验，可以通过检测充水腔体中液体的离子浓度可以判断气密性，通过模拟还可以检测密闭墙在不同水压、气压、围岩压力作用下的密闭性，以及应力、位移等情况。位移等情况。位移等情况。

【技术实现步骤摘要】
废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置及方法


[0001]本专利技术涉及岩石力学测试装置
，尤其是提供了一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置及方法。

技术介绍

[0002]利用废弃矿井进行压缩空气储能成为调节电力供应、对废弃矿井再利用的有效手段。压气储能矿井中的密闭墙用于防止被压缩气体泄出以及阻挡矿井水进入储存压缩气体的区域，与普通密闭墙相比，用于压气储能矿井的密闭墙既要承受矿井水的浸泡及压力，又要承受较大的压缩气体的压力，密闭墙的性能对工程效果影响显著。
[0003]当矿井下密闭墙墙体须承受较大压力时，应选用截锥形结构，该密闭墙的性能是研究的重点，现有技术中，中国专利(CN204613207U)公开了一种混凝土防冲密闭墙相似模拟试验装置，用于井下采空区混凝土永久密闭墙的相似模拟和检测密闭墙受冲击时的压力和位移；该技术中没有考虑国标规定的墙体结构形状，不能墙体形状对墙体密闭性、稳固性的影响，且无法检测在矿井水作用下墙体的性能变化，不适用于具有防水挡气功能的密闭墙的墙体检测。中国专利(CN205246290U)公开了一种检测密闭墙密闭性的试验装置，通过探测瓦斯浓度，判断不同材料密闭墙的密闭性，可有效检测密闭材料的阻隔性能；该技术适用于常压下检测固定形状的矩形墙体密闭性的功能，同样不适用于具有防水挡气功能的密闭墙的墙体检测。
[0004]不同材质的密闭墙对气、水的密封性能不同，抗压与抗侵蚀能力也不同，若密闭墙的性能不好，会造成压缩空气的溢出以及矿井水的涌入，继而使压气储能系统失去作用。密闭墙的性能测试至关重要，但现有技术不能用于测试在高水压高气压作用下密闭墙性能。

技术实现思路

[0005]为了检测密闭墙在不同水压、气压、围岩压力作用下的密闭性以及应力、位移等情况，方便闭墙的性能测试，本专利技术提供了一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置及方法，具体的技术方案如下。
[0006]一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置，包括箱体、水压密封盖、气压密封盖、充水腔体、充气腔体、截锥腔、供水管路、加载系统和监测装置，所述箱体内浇筑混凝土，截锥腔两端的上底分别连接充水腔体和充气腔体；所述供水管路连接充水腔体，气泵连接充气腔体，水压密封盖设置在充水腔体的端部，气压密封盖设置在充气腔体的端部；所述加载系统模拟上覆围岩和侧向围岩的压力，所述监测装置确定密闭墙内的应力和位移变化。
[0007]优选的是，截锥腔包括第一截锥腔、第二截锥腔、第一圆柱腔、第三截锥腔、第四截锥腔、第二圆柱腔、第五截锥腔、第六截锥腔，并依次通过螺纹连接；所述第一截锥腔的上底与充水腔体的圆形中空盖连接，第六截锥腔的上底与充气腔体上的圆形中空盖连接。
[0008]优选的是，箱体的下方设置底座并通过螺栓固定，箱体内灌注混凝土，混凝土与充
水腔体、充气腔体、截锥腔共同模拟围岩。
[0009]优选的是，截锥腔内设置有应力传感器，应力传感器监测密闭墙内的应力变化，倒截锥密闭墙的墙面上设置有位移传感器，位移传感器监测密闭墙内的位移变化。
[0010]优选的是，供水管路包括水泵、水箱、导水管和水压表，水泵通过导水管从水箱内抽水，导水管连接充水腔体上的通水孔，导水管上还设置有水压表。
[0011]还优选的是，充气腔体的压气孔连接有导气管，导气管通过气泵连接储气装置，所述导气管上还设置有气压表。
[0012]还优选的是，加载系统包括上部加载机构、上部压板、第一侧向加载机构、第一侧向压板、第二侧向加载机构、第二侧向压板，上部压板、第一侧向压板和第二侧向压板向模拟围岩施加压力。
[0013]一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试方法，利用上述的一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置，步骤包括：
[0014]S1.在箱体内涂抹脱模油，组合安装充水腔体、充气腔体和截锥腔；
[0015]S2.制作密闭墙，凝固后将密闭墙整体从箱体内取出并布置位移传感器，安装水压密封盖和气压密封盖；
[0016]S3.将试验混凝土材料放置在支撑架上，并向充水腔体内注水，模拟巷道内的空气从通气孔排出；
[0017]S4.向充气腔体内注气，并通过加载系统模拟施加上覆围岩压力和侧向围岩压力；
[0018]S5.通过泄压孔泄压监测充气腔体内的压强，随后再次向充气腔体内注气，模拟压气和放气的循环过程；
[0019]S6.监测充水腔体内的液体判断密闭墙的密闭性，对密闭墙进行钻孔并通过微型摄像机观测裂隙发育，通过在液体内加入碘液判断液体的浸透情况，通过钻孔取芯进行力学性能测试。
[0020]进一步优选的是，改变充水腔体内的水压、充气腔体内的气压及加载系统施加的载荷大小，监测不同条件下密闭墙的性能。
[0021]进一步优选的是，通过调整截锥腔的安装组合方式检测不同高度和截面积对密闭墙性能的影响。
[0022]本专利技术提供的一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置及方法有益效果是，该装置可以对密闭墙在不同水压、气压及围压作用下的密闭性、应力、位移以及破坏情况进行检测分析，方便了密闭墙性能的研究，另外还可以根据需要组合出不同直径、高度的倒截锥墙，更真实有效地模拟井下墙体情况；通过密闭墙的性能测试保证了废气矿井压气储能利用的发展，并提高了其安全可靠性。
附图说明
[0023]图1是废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置结构示意图
[0024]图2是密闭墙性能测试装置的侧剖面图；
[0025]图3为底板结构示意图；
[0026]图4为密封盖结构及布置示意图；
[0027]图5为模拟巷道的腔体结构示意图；
[0028]图6为截锥腔结构爆炸图；
[0029]图7为腔体组合示意图；
[0030]图8为混凝土浇筑示意图；
[0031]图9为密闭墙传感器布设示意图；
[0032]图10为密闭墙浇筑示意图；
[0033]图中：1
‑
箱体，2
‑
底板，3
‑
水压密封盖，4
‑
气压密封盖，5
‑
充水腔体，6
‑
圆形中空盖，7
‑
充气腔体，8
‑
圆形中空盖，9
‑
第一截锥腔，10
‑
第二截锥腔，11
‑
第一圆柱腔，12
‑
第三截锥腔，13
‑
第四截锥腔，14
‑
第二圆柱腔，15
‑
第五截锥腔，16
‑
第六截锥腔，17
‑
通水孔，18
‑
通气孔，19
‑
压气孔，20
‑
泄压孔，21
‑
水泵，22
‑
水箱，23
‑
导水管，24
‑
水压表，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置，其特征在于，包括箱体、水压密封盖、气压密封盖、充水腔体、充气腔体、截锥腔、供水管路、加载系统和监测装置，所述箱体内浇筑混凝土，截锥腔两端的上底分别连接充水腔体和充气腔体；所述供水管路连接充水腔体，气泵连接充气腔体，水压密封盖设置在充水腔体的端部，气压密封盖设置在充气腔体的端部；所述加载系统模拟上覆围岩和侧向围岩的压力，所述监测装置确定密闭墙内的应力和位移变化。2.根据权利要求1所述的一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置，其特征在于，所述截锥腔包括第一截锥腔、第二截锥腔、第一圆柱腔、第三截锥腔、第四截锥腔、第二圆柱腔、第五截锥腔、第六截锥腔，并依次通过螺纹连接；所述第一截锥腔的上底与充水腔体的圆形中空盖连接，第六截锥腔的上底与充气腔体上的圆形中空盖连接。3.根据权利要求1所述的一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置，其特征在于，所述箱体的下方设置底座并通过螺栓固定，箱体内灌注混凝土，混凝土与充水腔体、充气腔体、截锥腔共同模拟围岩。4.根据权利要求1所述的一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置，其特征在于，所述截锥腔内设置有应力传感器，应力传感器监测密闭墙内的应力变化，倒截锥密闭墙的墙面上设置有位移传感器，位移传感器监测密闭墙内的位移变化。5.根据权利要求1所述的一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置，其特征在于，所述供水管路包括水泵、水箱、导水管和水压表，水泵通过导水管从水箱内抽水，导水管连接充水腔体上的通水孔，导水管上还设置有水压表。6.根据权利要求1所述的一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹大伟，李宗蓄，汪锋，江宁，冯帆，张鑫源，丁屹松，孙玉，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：