[发明专利]煤岩体注浆加固试验台及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，特别是涉及一种煤岩体注浆加固试验台及试验方法。

背景技术

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、变形强烈。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，并出现新的裂纹，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，提高围岩整体强度，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，注浆孔的布置参数(钻孔直径、长度、角度、间排距等)，注浆施工参数(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况；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况。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；采用弹性波、地质雷达等方法只能定性评价注浆效果，无法获得定量力学参数；由于井下特殊的环境，一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。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明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。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明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。

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。

本发明还提供一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力分布情况，通过液压控制系统控制加载油缸为煤岩体进行加载，同时根据压力传感器和压力传感器接收仪监测煤岩体的应力变化，当与实际煤岩体的应力分布情况一致时，开启注浆泵对煤岩体进行注浆加固。

(三)有益效果