[发明专利]一种承压动水作用下煤层底板多角度倾斜钻孔注浆工艺模拟试验装置及方法

权利要求书

1.一种承压动水作用下煤层底板多角度倾斜钻孔注浆工艺模拟试验装置，其特征在于所述装置包括试验台架、承压含水层水源施加装置、多角度钻孔与不同孔径裂隙模拟装置和注浆装置，其中：

所述试验台架用于支承多角度钻孔和不同孔径裂隙模拟装置；

所述多角度钻孔与不同孔径裂隙模拟装置按照钻孔角度和裂隙大小分为多组，为多组管状构件的组合结构，每组管状构件包括用于模拟裂隙的有机玻璃管A和用于模拟钻孔的有机玻璃管B；

所述承压含水层水源施加装置包括恒压水泵、水压调节阀门、开源裂隙控制阀、封闭裂隙控制阀和流量计；

所述注浆装置包括注浆机、安全阀、浆液冲洗阀、注浆通道阀门、注浆孔选择开关和免拆卸冲洗阀门；

所述有机玻璃管A的一端与有机玻璃管B的一端通过弯头连接，有机玻璃管A的另一端通过水源管道与恒压水泵连接；

所述有机玻璃管A与恒压水泵之间的水源管道上依次安装有免拆卸冲洗阀门、封闭裂隙控制阀、水压调节阀门和开源裂隙控制阀；

所述开源裂隙控制阀和封闭裂隙控制阀之间的水源管道上设置有分管路，所述分管路上安装有水压调节阀，水压调节阀经管道与流量计连接；

所述有机玻璃管B的另一端通过弯头经管道与注浆通道阀门连接；

所述注浆机经管道依次与安全阀、浆液冲洗阀、注浆通道阀门连接；

所述有机玻璃管A靠近恒压水泵侧、有机玻璃管B靠近注浆机侧均设置有注浆孔选择开关。

2.根据权利要求1所述的承压动水作用下煤层底板多角度倾斜钻孔注浆工艺模拟试验装置，其特征在于所述试验台架为金属框架。

3.一种利用权利要求1或2所述装置实现在开源裂隙中注浆的煤层底板多角度倾斜钻孔注浆工艺模拟的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

一、根据实验需要，确定钻孔角度、裂隙孔径、模拟装置组数；

二、含水层模拟：（1）打开注浆孔选择开关、开源裂隙控制阀和封闭裂隙控制阀，关闭免拆卸冲洗阀门；（2）按照要求设定好水压调节阀的值，打开浆液冲洗阀和注浆通道阀门，启动恒压水泵，进行注水；（3）当水流从浆液冲洗阀溢出时，关闭注浆通道阀门；（4）继续增加水压至水压调节阀开启，关闭开源裂隙控制阀；

三、注浆模拟：（1）按照要求设定好水压调节阀；（2）将浆液冲洗阀门处于清洗模式，启动注浆机，进行注浆；（3）当浆液冲洗阀有浆液流出时，关闭浆液冲洗阀，迅速将注浆通道阀门打开，开始注浆，记录采集相关数据，以备实验分析所用；（4）注浆过程完成后，静置一段时间，待用于模拟裂隙的有机玻璃管A内的浆液沉淀凝固后，且不再有明显的浆液扩散沉淀发生，实验过程中记录实验现象，完成数据的收集；（5）当浆液凝固到一定程度，进行注浆效果检验；（6）最终试验完成后，打开浆液冲洗阀冲洗注浆机，待浆液冲洗阀流出的水流清澈，注浆机冲洗好后，打开免拆卸冲洗阀门，关闭浆液冲洗阀，冲洗注浆管道。

4.一种利用权利要求1或2所述装置实现在封闭裂隙中注浆的煤层底板多角度倾斜钻孔注浆工艺模拟的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

一、根据实验需要，确定钻孔角度、裂隙孔径、模拟装置的组数；

二、含水层模拟：（1）打开注浆孔选择开关、开源裂隙控制阀和封闭裂隙控制阀，关闭免拆卸冲洗阀门；（2）按照要求设定好水压调节阀的值，打开浆液冲洗阀和注浆通道阀门，启动恒压水泵，进行注水；（3）当水流从浆液冲洗阀溢出时，关闭注浆通道阀门；（4）增加水压至水压调节阀开启，关闭封闭裂隙控制阀；

三、注浆模拟：（1）按照要求设定好水压调节阀；（2）将浆液冲洗阀门处于清洗模式，启动注浆机，进行注浆；（3）当浆液冲洗阀有浆液流出时，关闭浆液冲洗阀，迅速将注浆通道阀门打开，开始注浆，记录采集相关数据，以备实验分析所用；（4）注浆过程完成后，静置一段时间，待用于模拟裂隙的有机玻璃管A内的浆液沉淀凝固后，且不再有明显的浆液扩散沉淀发生，实验过程中记录实验现象，完成数据的收集；（5）当浆液凝固到一定程度，进行注浆效果检验；（6）最终试验完成后，打开浆液冲洗阀冲洗注浆机，待浆液冲洗阀流出的水流清澈，注浆机冲洗好后，打开免拆卸冲洗阀门，关闭浆液冲洗阀，冲洗注浆管道。