[实用新型]一种模拟覆岩离层注浆充填的装置

说明书

本实用新型在传统的相似模拟试验装置基础上，提出一种模拟覆岩离层注浆充填的装置，该装置能够根据试验场地灵活移动，可以模拟不同煤层倾角，根据设计改变箱体尺寸，适用于不同几何相似比情况，能够根据开挖过程中离层区的出现位置灵活调整注浆管的位置，并且可以模拟多层位离层注浆和多个工作面同时进行离层注浆作业情况，可以很好的对整个覆岩离层注浆充填作业流程进行相似模拟。通过覆岩离层注浆得到的数据可以跟已有理论及数值模拟研究间进行验证和修正，为煤矿提供可靠的充填开采依据，促进煤炭安全绿色开采。

技术领域

本实用新型涉及煤炭行业绿色充填开采减沉控制领域，具体涉及一种模拟覆岩离层注浆充填的装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，煤炭资源需求量急剧增长，深部煤炭资源开采已成为常态。传统的垮落法处理采空区，大规模开采后带来的地表沉陷、地下水系破坏、矸石排放等生态环境问题日益突出。近年来，覆岩离层注浆减沉技术已成为解决上述问题的有效技术途径之一，覆岩离层注浆是充分利用煤层开采后的离层空间，将充填材料通过地面钻孔注入离层区域，减缓岩层弯曲下沉，减轻地表沉陷，有效实现了地下开采与地面注浆充填平行作业，互不干扰，具有成本低、煤炭回采率与生产效率高，适合高产能等特点。目前，有学者对于覆岩离层注浆充填理论和数值模型进行了研究，由于众多影响条件制约现场实测和实践研究，需要设计一套能够模拟实际生产条件下覆岩离层注浆的装置，从而跟已有理论及数值模拟研究间进行验证和修正，为煤矿提供可靠的充填开采依据。

鉴于此，近年来公开了一种室内覆岩离层量测量及注浆控制模拟系统及其方法(公告号： CN109507393A)和一种模拟垮落带充填浆体三维流态的试验装置及方法(公告号： CN111487166A)等，但上述方法没有涉及到覆岩离层注浆充填的整体流程模拟，设计的装置比较简单粗放，没有考虑模拟煤层开采协同覆岩离层注浆充填过程中注浆位置的选择。针对上述存在问题，本实用新型提出一种模拟覆岩离层注浆充填的装置，该装置能够根据试验场地灵活移动，可模拟不同煤层倾角，能够根据开挖过程中离层区的出现位置灵活调整注浆管的位置，并且可以模拟多层位离层注浆和多个工作面同时进行离层注浆作业情况，可以很好的对整个覆岩离层注浆充填作业流程进行相似模拟，为煤矿提供可靠的充填开采依据，促进煤炭安全绿色开采。

实用新型内容

本实用新型基于覆岩离层注浆减沉技术，针对上述技术中存在的问题，提出一种模拟覆岩离层注浆充填的装置，通过室内试验克服了现场实测研究的众多制约条件，可以跟已有理论及数值模拟研究间进行验证和修正，为煤矿提供可靠的充填开采依据。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种模拟覆岩离层注浆充填的装置，主要包括：模拟装置箱体、微型搅拌注浆一体泵、螺旋杆、活动挡板、载荷补充液压装置、顶板、注浆管、注浆孔槽、钻孔器、前挡板、线路孔、高清摄像机、电动角位台、侧挡板、轮子、采集监测系统和固定支撑架。

进一步地，所述模拟装置箱体的活动挡板、顶板、侧挡板和底板为刚性材料，底部布置有轮子，保证模拟装置箱体可以灵活移动；所述前挡板一侧通过侧挡板上的转轴固定，可以做到270°开合；所述活动挡板上焊接固定螺旋杆，螺旋杆长度可根据涉及的试验条件确定，侧挡板上布置螺旋杆位置的螺孔，螺旋杆穿过后用螺帽和垫圈固定，所述顶板沿长边方向留设有注浆孔槽，注浆管由钻孔器在注浆孔槽上钻孔后设置，注浆孔槽为切削顶板形成，两端头铰接，设置在顶板宽度中间，顶板上部均匀布置载荷补充液压装置。

进一步地，所述前挡板上布置线路孔来通过各种传感元件的监测线路，采用透光性出色的有机玻璃板来观察模拟装置箱体内部煤岩层的变化过程。

进一步地，能够根据试验相似比要求改变模拟装置箱体的尺寸。

进一步地，所述注浆孔槽能够根据开挖过程中离层区的出现位置灵活调整注浆管的位置；所述注浆管来模拟注浆过程中钻孔铺设注浆管路；所述载荷补充液压装置用来控制和补充上覆岩层的载荷。