[发明专利]围压下冻结保温材料性能测试可拆式试验装置及试验方法

说明书

本发明涉及围压下冻结保温材料性能测试可拆式试验装置，由密封盖圆孔、螺杆、固定槽、密封槽一、油阀、出线螺栓、压力表、螺杆孔、外部套管、密封槽二、冻结管密封盘、外接钢管、螺帽、密封盖、冻结管、保温材料、测温线、测温仪、制冷机组、橡胶管组成；本发明还提供围压下冻结保温材料性能测试可拆式试验方法，给出具体实施例。采用本发明装置能够开展地应力作用下材料保温性能测试试验；可模拟不同材料在不同围压作用下的保温性能指标；更重要的是，由于该装置为可拆卸式，消除了因反复切割焊接造成装置密封性变差的影响，避免了人工成本的增加，更杜绝了火灾隐患，为地下冻结法施工时选择保温隔冷性能优良的材料提供了选取依据。

技术领域

本发明涉及材料保温性能测试技术研究领域，具体是围压下冻结保温材料性能测试可拆式试验装置及试验方法。

背景技术

随着浅层煤炭资源枯竭，新建矿井多在深部煤层，面对地质条件十分复杂的深厚表土层，采用冻结法凿井施工时，冻结管中大量冷量在初始表土段被周围土体吸收，造成冷量损失，从而影响施工进度，增加施工成本。因此需要选取一种保温性能优异的材料用于初始表土段冻结管保温。然而初始表土段冻结管上保温材料会受到土层的地应力作用，地应力作用下材料的内部结构势必发生改变，其保温性能则会受到影响，因此研究地应力作用下保温材料的保温性能尤为重要。

目前局部冻结保温试验多采用一体式封闭套管施加油压模拟地应力作用。由于这种试验装置为一体式，研究不同种类保温材料保温性能时，需要进行切割套管、更换材料、焊接套管等工作才可以进行下一组试验。但反复焊接切割不仅影响试验进度，而且大大增加试验成本；同时，反复的切割焊接也使一体式封闭套管的密封性变得越来越差，将导致围压施加不上去，进而造成试验失败；更重要的是，切割焊接过程中产生的高温及火花极有可能引燃材料，致使试验失败，造成火灾，严重威胁试验人员的生命安全，因此，十分有必要设计围压下冻结保温材料性能测试可拆式试验装置。

发明内容

本发明的目的是为了改善现有技术中的缺点而提出的围压下冻结保温材料性能测试可拆式试验装置，本发明的特点是，能够开展地应力作用下材料保温性能测试试验，测试保温材料的保温性能；可以通过调节围压值获得材料在不同地应力作用下的保温性能；更重要的是，该装置为可拆卸式，通过拆卸装置即可更换材料，便于测试不同种类材料的保温性能，这不仅加快了试验进度，而且大大减少试验成本，且无安全隐患，为了试验上述目的，本发明采用的技术方案如下：

围压下冻结保温材料性能测试可拆式试验装置，包括：密封盖圆孔、螺杆、固定槽、密封槽一、油阀、出线螺栓、压力表、螺杆孔、外部套管、密封槽二、冻结管密封盘、外接钢管、螺帽、密封盖、冻结管、保温材料、测温线、测温仪、制冷机组、橡胶管，所述油阀、出线螺栓及压力表焊接于所述外部套管外表面，所述出线螺栓中心留有出线孔，所述油阀通过上部进油口与泵机相连施加油压，所述外接钢管焊接于所述冻结管密封盘中心，所述冻结管密封盘上留有所述密封槽二，所述密封盘焊接于所述冻结管，所述保温材料包裹于所述冻结管外表面，所述螺杆焊接于所述固定槽上，所述固定槽上留有所述密封槽一，所述固定槽焊接于所述外部套管，所述密封盖上留有所述密封盖圆孔及所述螺杆孔，所述测温线一端连接所述外部套管内部测温点，一端从所述出线螺栓的出线孔伸出与所述测温仪相接，所述制冷机组通过所述橡胶管与所述外接钢管相连接。

优选地，在上述围压下冻结保温材料性能测试可拆式试验装置中，所述固定槽及冻结管密封盘表面各留有一个密封槽；

优选地，在上述围压下冻结保温材料性能测试可拆式试验装置中，所述密封盖、外接钢管、冻结管密封盘、冻结管、固定槽、外部套管中心在同一条直线上。

优选地，本发明还提供围压下冻结保温材料性能测试可拆式试验方法，包括如下步骤：

步骤一：首先在所述冻结管外表面布置三个测温点，三个测温点平行于所述冻结管轴线且等间距分布，3根所述测温线一端与测温点连接；