[发明专利]注浆充填浆液扩散距离模拟实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种注浆充填浆液扩散距离模拟实验装置及方法，涉及煤矿开采注浆充填技术领域，该装置包括浆液流动单元、浆液配置单元、浆液输送单元和数据采集单元；浆液流动单元包括流动管道、浆液流动层、单一透水层、均匀吸水层；浆液配置单元能够配置注浆充填浆液；浆液输送单元能够将所述浆液配置单元配置的注浆充填浆液输送到所述浆液流动层的起始端；数据采集单元能够随时间的变化记录注浆充填浆液在浆液流动层中的扩散距离。本发明的优点在于：能够很好地适用于高相似性前提下的注浆充填浆液在覆岩隔离层裂隙内的扩散模拟实验。

技术领域

本发明涉及煤矿开采注浆充填技术领域，尤其涉及一种注浆充填浆液扩散距离模拟实验装置及方法。

背景技术

覆岩隔离注浆充填是煤矿绿色开采技术体系的重要组成部分之一。近年来在解决建筑物下方压煤问题中发挥了重要作用，逐渐成为矿企解决采掘接替难题的重要手段。该方法充分利用岩层移动规律，通过对选定的关键层下隔离层腔体实施高压注浆充填，从而增大可注空间，使覆岩形成压实承载结构，支撑关键层，进而有效控制地表沉陷，保护地面构筑物。

该技术研究的重点之一是浆液在覆岩裂隙内的扩散规律。由于实际地层的复杂性，现有的原位测试方法无法直观反应浆液在隔离层内的扩散过程。目前，室内相似模拟实验是研究浆液扩散理论及注浆技术的重要手段，传统的相似模拟实验系统虽然在一定程度上满足了特定工程背景下的模拟需要，但模拟尺度较小且相似性不足，实验系统的设计通常是根据实际的工况特点进行了诸多简化。例如，在考虑实验系统尺寸相似、运动相似、动力相似条件下，受实验室场地、实验设备等限制，时间相似不足。粉煤灰浆液为固液两相流，浆液具有明显的沉析特性(浆液不断析水沉积形成水灰分离的现象)，因此，浆液流动过程中的时间相似是决定相似性的关键因素。同时，传统的相似模拟实验系统虽然可以实现不同隔离层渗透特性的模拟，但相似模拟材料制备和铺设过程十分复杂且系统的成型时间较长，因此，利用该类实验系统对浆液的流动进行多次模拟工作量十分巨大，基本上无法实现。综上，传统的相似模拟实验仅在定性层面探讨了覆岩注浆充填浆液的扩散规律，不能很好地适用于高相似性前提下的覆岩隔离注浆充填浆液在隔离层裂隙内的多组次扩散模拟实验研究。

公布号为CN110530762A的专利文献公开了一种注浆加固液扩散试验装置，包括试验箱体、注浆管和注浆设备；试验箱体中能够填充煤岩样，试验箱体的顶部开设有供注浆管伸入试验箱体内腔的通孔，注浆管的下端伸入试验箱体一端的表面开设有透浆孔，注浆管的上端与注浆设备浆液的输出端连接。该装置的模拟尺度较小且相似性不足，不能很好地适用于高相似性前提下的覆岩隔离注浆充填浆液在覆岩隔离层裂隙内的多组次扩散模拟实验研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够适用于高相似性前提下的注浆充填浆液在覆岩隔离层裂隙内的扩散模拟实验的注浆充填浆液扩散距离模拟实验装置及方法。

本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：注浆充填浆液扩散距离模拟实验装置，包括浆液流动单元、浆液配置单元、浆液输送单元和数据采集单元；

所述浆液流动单元包括流动管道、浆液流动层、单一透水层、均匀吸水层、刻度尺；所述流动管道透明，所述流动管道上固定连接有沿其长度方向延伸的刻度尺；所述流动管道的内部从下到上依次铺设有沿其长度方向延伸的均匀吸水层、单一透水层和浆液流动层；

所述浆液配置单元能够配置注浆充填浆液；

所述浆液输送单元能够将所述浆液配置单元配置的注浆充填浆液输送到所述浆液流动层的起始端；

所述数据采集单元能够随时间的变化记录注浆充填浆液在所述浆液流动层中的扩散距离。