[发明专利]深部岩层注浆与渗流模拟试验系统与试验方法

说明书

本发明公开了一种深部岩层注浆与渗流模拟试验系统，属于覆岩离层注浆技术领域。包括设备框架、岩层柔性加载装置、试验仓、自动铺设装置、相似材料制备与输送装置、注浆装置以及安装装置。通过对试验仓进行改进，在试验仓内设计有可沿着底梁进行相对滑动的中空隔离件，可对试验仓进行分隔，两个试验仓可进行对照试验，并且，该试验仓在相似材料完成后，可通过第二伸缩油缸对试验仓的角度进行调节。通过采用自动铺设装置实现了相似材料铺设的自动化。本发明可模拟覆岩离层及注浆过程，还原实际地质条件下覆岩离层及注浆演化，为研究覆岩离层演化及浆体渗流规律提供技术支持。

技术领域

本发明涉及覆岩离层注浆技术领域，具体涉及一种深部岩层注浆与渗流模拟试验系统与试验方法。

背景技术

煤炭为我国国民经济和社会发展做出了重大贡献，但也带来了“采空塌陷、环境污染、生态失衡”等深层次问题。目前煤矿企业发展任务由“安全高效开采”转变为“绿色开采和清洁利用”，采空塌陷防治和环境治理是其重要内容之一。

覆岩离层注浆是一种有效防治采空塌陷和保护矿区环境的绿色开采技术，具有工艺简单、成本低、井下生产影响小、煤炭回采率高等优点，主要应用于地面沉陷控制、采空塌陷防治与固废无害化处理，同时可用于含水层保护、冲击地压灾害防治等方面。

目前开展的绿色开采离层注浆工程较多，但离层发育机制、特征及规律，浆体在离层中的扩散与运移规律，离层注浆参数设计和优化，离层注浆在地表沉陷控制、采空塌陷防治、冲击地压防治、含水层保护等方面的作用机制与效果评价等认识和研究尚不深入，缺少开展相关研究的实验装备和手段。

申请号202110574077.X公开了一种二位可视化注浆实验箱及使用方法，该方法不能模拟实际工程中覆岩的破坏情况，无法对工程现场的浆体流动进行良好的还原，无法实现浆体在覆岩中渗流的规律研究。

申请号202010953172.6公开了覆岩隔离注浆充填浆液流动规律三维模拟实验装置及方法，该装置可以实现浆液流动规律的研究，由于三维模型的限制，无法直观的展示覆岩运动及浆液流动的状态。

申请号202010952461.4公开了一种再现裂隙的流固耦合相似模拟材料及制备方法，但相似材料制备过程复杂，相关裂隙基于3D打印制备，而地层中的裂隙无法进行准确的还原，难以对煤炭开采过程中覆岩离层变化进行准确的模拟。

申请号202010624595.3公开了模拟含裂缝岩体注浆、渗流过程的可视化试验系统，该试验系统提供了一种模拟含裂缝岩体注浆、渗流过程的可视化试验系统；

申请号201910020163.9公开了一种超声波辅助压力注浆的可视化测试设备及实验方法，其仅实现了对于岩块的注浆渗流模拟，无法对复杂的地层中进行注浆研究，且使用的精密仪器成本太高。

综上所述，对于覆岩离层充填方法来控制地表沉陷的技术，还有待于进一步改进。

因此，针对上述情况，研发了深部岩层注浆与渗流模拟设备系统，

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种深部岩层注浆与渗流模拟试验系统，其为不同地质采矿条件下采空区围岩(包括直到地表的覆岩)运动特征与规律、离层动态演化特征与规律、离层注浆防治采空塌陷地质灾害机理与效果评价等相关理论和技术提供实验手段与方法，为研究覆岩离层空间注浆治理提供保障。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种深部岩层注浆与渗流模拟试验系统，包括设备框架、柔性加载装置、试验仓、自动铺设装置、相似材料制备与输送装置、注浆装置以及安装装置；

所述的试验仓位于设备框架内，所述的试验仓包括底梁、左挡板、右挡板、中间隔离柱及反力梁；