[发明专利]煤体裂隙结构内水载微颗粒运移过程仿真模型及使用方法

说明书

本发明提供了一种煤体裂隙结构内水载微颗粒运移过程仿真模型及使用方法，涉及煤层注水防尘技术领域，模型包括煤板、水晶胶模具板和透明塑料底座，水晶胶浇铸在煤板之上形成水晶胶模具板，煤板放置在透明塑料底座内，煤板和水晶胶模具板接触面所在平面上，在两端分别设置有注水端和出水端，注水端连接有平流泵，出水端连接有样口瓶，透明塑料底座上还设置有升降螺栓；使用该仿真模型调配不同含煤颗粒注液，调整裂隙大小和角度，从而可以直接观测水载颗粒在不同煤样、多种尺寸裂隙、多角度裂隙条件下的运移、沉积、架桥过程，并根据样口瓶测量构建裂隙中水载微颗粒沉积模型，实现了煤体裂隙结构内水载微颗粒运移过程可视化，模拟更加简便准确。

技术领域

本发明涉及煤层注水防尘技术领域，尤其是一种煤体裂隙结构内水载微颗粒运移过程的仿真模型及其使用方法。

背景技术

矿山、隧道、水电站等地下工程的富水破碎岩体的治理中，通常采用注浆方法，对受注围岩进行加固，并起到堵水的作用，改善其水文地质和工程地质条件，提升围岩承载能力和隔水性能，并取得了良好的效果。但是在深井围岩微裂隙复合含水层的治理中，研究岩石微裂隙注浆堵水技术需要进行渗流实验，在渗流实验中渗流试件的制作至关重要，并且渗流实验中不能监测微裂隙的结构面变形情况和开度情况。为了制备含有不同开度、不同粗糙度的渗流试块，研究微裂隙的开度和粗糙度相互耦合对渗流的影响，并监测渗流对微裂隙的结构面变形和开度情况的影响，从而能够更好的研究裂隙扩张和注浆问题，需要对现有的试件仿真模型的制作方法做进一步的改进。

发明内容

为了实现了煤体裂隙结构内水载微颗粒运移过程可视化，方便、准确的模拟渗流，预测注入悬浮颗粒溶液对裂隙产生的堵塞程度，更好的研究揭示煤体裂隙结构中水载微颗粒的机械架桥机制以及破桥技术，减少煤体渗透率的损伤，提高煤层注水减尘效果，本发明提供了一种煤体裂隙结构内水载微颗粒运移过程仿真模型及使用方法，具体技术方案如下。

一种煤体裂隙结构内水载微颗粒运移过程的仿真模型，包括平流泵、透明PVC管、样口瓶、水晶胶模具板、煤板和透明塑料底座；水晶胶浇铸在煤板之上形成水晶胶模具板，煤板放置在透明塑料底座内；所述煤板和水晶胶模具板接触面所在平面上，在透明塑料底座两端分别设置有注水端和出水端；所述注水端通过透明PVC管连接有平流泵，出水端通过透明PVC管连接有样口瓶，透明塑料底座上还设置有升降螺栓；煤板为长方体状，煤板的上表面粗糙且其余表面光滑；所述透明塑料底座前后挡板的高度大于左右挡板的高度。

优选的是，透明塑料底座使用高强度透明塑料制作而成，所述平流泵泵送含煤颗粒注液。

优选的是，升降螺栓调节水晶胶模具板和煤板之间模拟裂隙的宽度，升降螺栓的调节范围是0-7mm。

优选的是，样口瓶中的液体通过浊度计和库尔特计数器检测，水晶胶模具板相对的位置设置高清摄像头记录水载微颗粒的运移、沉积和架桥过程。

还优选的是，煤板放置在透明塑料底座的玻璃板上。

煤体裂隙结构内水载微颗粒运移过程仿真模型的使用方法，使用上述的一种煤体裂隙结构内水载微颗粒运移过程的仿真模型，步骤包括：

步骤A.加工煤板，煤板呈长方体，上表面为粗糙原表面，其余表面打磨光滑；

步骤B.制作水晶胶模具板，将水晶胶浇筑在煤板上表面，固化成形后分离煤板和水晶胶模具板，水晶胶模具板下表面和煤板上表面的粗糙表面相互配合；

步骤C.透明塑料底座的注水端通过透明PVC管连接有平流泵，出水端通过透明PVC管连接有样口瓶；

步骤D.安放煤板和水晶胶模具板于透明塑料底座上，通过升降螺栓调整水晶胶模具板和煤板之间模拟裂隙的宽度、水晶胶模具板和煤板的倾斜角度；

步骤E.通过平流泵向注水端注入含煤颗粒注液，直接观测水载微颗粒在煤样自然裂隙中的运移、沉积、架桥过程；