煤岩体注浆加固试验台及试验方法技术

本发明专利技术涉及煤矿开采技术领域，公开了一种煤岩体注浆加固试验台及试验方法，该试验台包括框架、煤岩体、注浆泵、加载油缸和液压控制系统，所述煤岩体安装在所述框架的内部，所述注浆泵位于框架的外部，并通过注浆管与煤岩体连接，所述加载油缸固定安装在框架上并位于煤岩体的上方，所述加载油缸在所述液压控制系统的控制下对所述煤岩体进行加载，所述煤岩体中安装有压力传感器，所述压力传感器与框架外部的压力传感器接收仪连接。本发明专利技术通过液压控制系统对加载油缸进行加载以调节煤岩体的应力大小，使得煤岩体接近或等同实际煤岩体的应力条件后进行注浆，同时采用压力传感器接收仪监测煤岩体的应力变化，确保注浆试验的真实性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤矿开采
，特别是涉及ー种。
技术介绍
破碎煤岩体在煤矿及其它矿山分布非常广泛。一方面，在节理、层理、裂隙等结构面非常发育的破碎煤岩体中开掘巷道，围岩自稳时间短、破碎范围大、变形強烈。采用锚杆与锚索支护、棚式支架等支护方式，很难有效控制围岩变形。此外，对于高地应力、受强烈采动影响的巷道，掘巷后围岩会产生明显离层、滑动，原生裂隙张开，井出现新的裂纹，导致围岩松散、破碎，破坏范围大，变形剧烈。对这类巷道进行二次加固或维修时，采用锚杆与锚索支护、棚式支架等也很难取得较好的支护效果。对于上述破碎煤岩体条件，注浆加固是解决 巷道支护问题的有效途径。注浆加固是利用浆液充填围岩内的裂隙，将破碎煤岩体固结起来，改善围岩结构的力学性能，提高围岩整体強度，从而增加围岩自身承载能力，保持围岩稳定。影响注浆加固效果的因素很多，包括注浆材料，注浆孔的布置參数(钻孔直径、长度、角度、间排距等)，注浆施工參数(注浆时间、注浆压力、注浆量、浆液扩散半径等)。研究不同煤岩体条件下注浆加固影响因素及加固效果，对深化注浆加固机理研究，提高注浆加固工程质量，保证工程安全具有重要意义。目前，研究煤岩体注浆加固效果的方法主要有两大类井下试验与实验室试验。井下试验包括钻孔取岩心，通过注浆前后的取心率评价注浆效果；采用钻孔窥视仪，观察注浆对节理、层理、裂隙及裂纹等结构面的充填和粘结情況；采用弹性波法，通过注浆前后围岩波速比较的方法，确定注浆扩散范围与效果；采用地质雷达等物探方法定性评价注浆效果。井下试验方法的最大优点是获得的数据均为实测数据，能够真实反映井下煤岩体注浆状況。其缺点为采用取岩心与钻孔窥视方法只能得到钻孔附近的信息，代表性较差；采用弾性波、地质雷达等方法只能定性评价注浆效果，无法获得定量力学參数；由于井下特殊的环境，ー些先进监测方法与仪器的应用受到很大限制。实验室试验主要包括对井下取出的岩心进行物理力学试验，对井下取出的煤岩块注浆固结后做成试件进行各种力学试验，以及相似材料模型试验。实验室模型试验的突出优点是可模拟不同围岩条件与注浆方案，进行多方案比较，经济、快速。其缺点主要表现为由于煤岩体的复杂性与多变性，模型试验很难做到各方面都与井下的煤岩体相似，在模拟注浆加固时，由于试验设备的限制，其模型太小，不能真实模型浆液在煤岩体中的流动与扩散，严重影响了模型试验的效果与可信度。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何提高煤岩体注浆加固试验的真实性和可靠性。( ニ )技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种煤岩体注浆加固装试验台，包括框架、煤岩体、注浆泵、加载油缸和液压控制系统，所述煤岩体安装在所述框架的内部，所述注浆泵位于框架的外部，并通过注浆管与煤岩体连接，所述加载油缸固定安装在框架上并位于煤岩体的上方，所述加载油缸在所述液压控制系统的控制下对所述煤岩体进行加载，所述煤岩体中安装有压カ传感器，所述压カ传感器与框架外部的压カ传感器接收仪连接。其中，所述煤岩体内设有透明管，所述透明管在框架的侧板上设有观察孔。其中，所述透明管内安装有窥视探头，所述窥视探头与框架外部的全景窥视接收仪相连接。其中，所述加载油缸设置为均匀分布在煤岩体上方的多个。其中，所述框架包括前侧板、后侧板、左侧板、右侧板、立柱、前底座、后底座、底板和横梁，所述前底座和后底座分别安装在所述底板的前、后方，所述前侧板固定在前底座上并采用立柱加固，所述后侧板固定在后底座上并采用立柱加固，所述左侧板和右侧板分别固定安装在所述底板的左、右两侧，所述横梁固定在所述立柱的顶部，所述加载油缸呈倒立状，其底部固定安装在所述横梁上。其中，所述加载油缸对煤岩体的垂直方向最大的加载载荷为12000_15000kN。本专利技术还提供ー种如上述的煤岩体注浆加固试验台的试验方法，其特征在于，在框架内填充煤岩体，预测量实际煤岩体的应カ分布情况，通过液压控制系统控制加载油缸为煤岩体进行加载，同时根据压カ传感器和压カ传感器接收仪监测煤岩体的应カ变化，当与实际煤岩体的应カ分布情况一致时，开启注衆泵对煤岩体进行注衆加固。(三)有益效果上述技术方案提供的一种，本专利技术通过液压控制系统对加载油缸进行加载以调节煤岩体的应カ大小，使得煤岩体接近或等同实际煤岩体的应カ条件后进行注浆，同时采用压カ传感器接收仪监测煤岩体的应カ变化，确保了注浆试验的真实性和可靠性；本专利技术克服了现场试验和以往实验室小型模拟试验存在的缺点，可以进行全模型单孔注浆模拟试验，消除了小尺寸模型对试验结果的影响。附图说明 图I是本专利技术一种煤岩体注浆加固装试验台的结构示意图；图2是图I中A-A向的结构示意图。其中，I、框架；la、前侧板；lb、横梁；lc、左侧板；ld、底板；le、立柱；lf、前底座；2、煤岩体；3、注衆泵；3a、注衆管；3b、注衆孔；4、加载油缸；4a、加载板；5、液压控制系统；6a、压カ传感器；6b、压カ传感器接收仪；7a、透明管；7b、观察孔；7c、窥视探头；7d、全景窥视接收仪。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进ー步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图I和图2，图I为本专利技术一种煤岩体注浆加固装试验台的结构示意图，图中为半剖视图，图2为图I中A-A向的半剖视图，该试验台包括框架I、煤岩体2、注浆泵3、加载油缸4和液压控制系统5，煤岩体2安装在框架I的内部，注浆泵3位于框架I的外部，并通过注浆管3a与煤岩体2连接，加载油缸4固定安装在框架I上并位于煤岩体2的上方，加载油缸4在液压控制系统5的控制下对煤岩体2进行加载，煤岩体2中安装有压カ传感器6a，压カ传感器6a与框架外部的压カ传感器接收仪6b连接。本专利技术通过液压控制系统5对加载油缸4进行加载以调节煤岩体2的应カ大小，使得煤岩体2接近或等同实际煤岩体的应カ条件后进行注浆，同时采用压カ传感器接收仪6b监测煤岩体2的应カ变化，确保了注浆试验的真实性和可靠性；本专利技术克服了现场试验和以往实验室小型模拟试验存在的缺点，可以进行全模型单孔注浆模拟试验，消除了小尺寸模型对试验结果的影响。为了使得加载油缸4对煤岩体的加载均勻,煤岩体2的上表面设有加载板4a,加载油缸4通过加载板4a对煤岩体2进行加载。其中，煤岩体2可为实际煤岩体材料，或者为模拟煤岩体材料；本实施例可根据煤岩体的尺寸，加载油缸可设置为均匀分布在煤岩体上方的多个；加载油缸4对煤岩体2的垂直方向最大的加载载荷为12000-15000kN。本实施例的煤岩体2的规格较大，其注浆深度与实际煤岩体的注浆深度相近，煤岩体2可设计为宽度为4000mm，高度为2000mm，厚度为2000mmo为了便于观察框架I内的煤岩体2，本实施例在煤岩体内位于注浆管3a的注浆孔3b 一段距离设有设有透明管7a，该透明管7a在框架I的侧板上设有观察孔7b，该透明管7a为透明的塑料管。为了全面观察框架内煤岩体内浆液的流动与扩散情况，本实施例在透明管7a内安装有窥视探头7c，该窥视探头7c与框架外部的全景窥视接收仪7d相连接。为了能够全面观察注浆浆液在煤岩体裂隙内的流动与扩散的真实状况，对注浆过程引起的围岩应力变化等力学參数进行实时监测，根据煤岩体2的尺寸大小，可设置多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤岩体注衆加固装试验台,其特征在于,包括框架、煤岩体、注衆泵、加载油缸和液压控制系统，所述煤岩体安装在所述框架的内部，所述注浆泵位于框架的外部，并通过注浆管与煤岩体连接，所述加载油缸固定安装在框架上并位于煤岩体的上方，所述加载油缸在所述液压控制系统的控制下对所述煤岩体进行加载，所述煤岩体中安装有压カ传感器，所述压カ传感器与框架外部的压カ传感器接收仪连接。2.如权利要求I所述的煤岩体注浆加固试验台，其特征在于，所述煤岩体内设有透明管，所述透明管在框架的侧板上设有观察孔。3.如权利要求2所述的煤岩体注浆加固试验台，其特征在于，所述透明管内安装有窥视探头，所述窥视探头与框架外部的全景窥视接收仪相连接。4.如权利要求I所述的煤岩体注浆加固试验台，其特征在于，所述加载油缸设置为均匀分布在煤岩体上方的多个。5.如权利要求I所述的煤岩体注浆加固试验台，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：康红普，吕华文，杨景贺，冯志强，李文洲，陈金宇，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：