[發明專利]一種礦井注漿堵水材料性能測試裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 201610094074.5
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105717024A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 郭玉森;劉謙;林璐瑤;賴永明;梁炳金;張寧;劉淑金
• 申請（專利權）人: 龍巖學院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 李寧

技術領域

本發明涉及礦井堵水材料性能測試領域技術，尤其是指一種礦井注漿堵水材料性能測試裝置及其使用方法。

背景技術

礦井水害是威脅煤礦安全生產的主要隱患之一，也是制約許多礦區生產活動和可持續發展的重要因素。目前，隨著開采深度加大，礦井涌水量不斷增加，破碎巖層體中的節理、裂隙等不連續面正好是導水通道，造成煤巖體內涌水量大，給煤礦井下安全帶來嚴重威脅。

注漿堵水是防治礦井水害，保證安全采掘的有效措施之一。目前檢測堵水材料性能常用的做法是利用伺服壓力機檢測材料的力學性能、利用粘度計檢測其粘度、利用水平垂直燃燒測定儀檢測其阻燃性能等。這些方法簡便易行，而這些方法的檢測結果不能完全反映現場應用的實際效果，只能反映材料本身的性能，不能夠具體反映出堵水材料實際的堵水效果。

鑒于此，本發明人為此研制出一種礦井注漿堵水材料性能測試裝置及其使用方法，有效的解決了上述問題，本案由此產生。

發明內容

本發明提供的一種礦井注漿堵水材料性能測試裝置及其使用方法，通過該裝置能夠模擬不同滲透性條件下的突水條件，得到堵水材料的真實堵水性能，進而為煤礦現場在選用堵水材料和施工條件，提供可靠依據。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種礦井注漿堵水材料性能測試裝置及其使用方法，包括震實臺、測試筒、注漿泵、水泵和加壓系統，測試筒固定安裝在震實臺上，測試筒內的底部安裝有固定多孔板，測試筒內的頂部安裝有活動多孔板，測試筒在位于固定多孔板和活動多孔板之間的區域為材料填充區，活動多孔板和加壓系統連接，通過加壓系統推動活動多孔板移動進行軸向加壓，材料填充區的側壁分別連通安裝有自上往下的若干注漿管和自上往下的若干測壓管，注漿管和注漿泵相連，測壓管上安裝有水壓力表，水泵通過注水管和測試筒底部連通，測試筒的頂部安裝有出水管，注漿管、測壓管、注水管和出水管上都安裝有閥門。

所述若干測壓管和若干注漿管分別等距安裝在測試筒的兩側，測壓管和注漿管位置相錯開安裝，且每個注漿管均位于兩測壓管的中間。

所述測試筒內涂覆一層厚度為3-5mm的石蠟。

所述出水管位于其閥門和測試筒之間的一段還和真空管連通，真空管上安裝有真空表和真空表閥門，真空管和真空泵連接。

所述測試筒具有上端蓋，加壓系統具有加壓桿，上端蓋開設供加壓桿穿入的通孔，加壓桿穿過該通孔后和活動多孔板連接；所述注水管和出水管上安裝有流量計；所述測試筒由鋼管制成。

所述加壓系統包括液壓控制系統、液壓管、液壓裝置和加壓桿，液壓控制系統通過液壓管和液壓裝置相連，加壓桿安裝在液壓裝置上，通過液壓裝置帶動加壓桿上下移動。

一種礦井注漿堵水材料性能測試裝置的使用方法，步驟如下：

（1）裝料：將碎石顆粒按照自然級配放入測試筒內；

（2）設備安裝；

（3）施加壓力：利用加壓系統對測試筒內的碎石塊加一個壓力，并保持此壓力值；

（4）測試滲透性系數：打開注水管、出水管、測壓管上的閥門，保證注漿管上的閥門處于關閉狀態；打開注水泵，流量調節至合適大小，待流量穩定后，讀取水壓力表上的示數，記錄相關數據，并根據達西公式計算碎石塊的滲透性系數；

（5）記錄注漿壓力：保持水泵的流量不變，打開注漿管上的閥門，利用注漿泵將堵水材料注入測試筒內的碎石中，直到出水管上無水流出，記錄此時注漿壓力；

（6）整理設備：關閉注水泵，將測試筒拆下，將測試筒內的碎石塊和堵水材料的結合體取出，觀察注漿擴散半徑，記錄此擴散半徑值，并清理設備；

（7）重復試驗：重復步驟1~6，其中在步驟3中，每次試驗依次逐步提高加壓系統的壓力值，然后記錄步驟1~6中的數據，直至碎石塊的滲透性系數不再發生變化時，停止試驗。

所述碎石為粒徑小于5cm的不同大小的碎石，并在步驟（1）裝碎石之前，在測試筒內均勻涂一層3~5mm的石蠟，在步驟（6）時，先對測試筒進行加熱至石蠟融化，然后再取出碎石塊和堵水材料的結合體。

所述設備安裝過程為：把測試筒安裝到震實臺上，并將注漿管、出水管、測壓管安裝到測試筒上，利用震實臺把碎石震實；加壓桿穿過上端蓋通孔后，將加壓桿與活動多孔板相連，通過液壓控制系統將活動多孔板壓入測試筒內，再把上端蓋連接到測試筒上，將水壓力表與測壓管相連，水泵與注水管相連，注漿泵與注漿管相連。