[發(fā)明專利]模擬深埋地層動(dòng)水條件下高壓注漿裝置及試驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810055488.6
• 申請(qǐng)日: 2018-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN108196034A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程樺;劉向陽(yáng);榮傳新;姚直書;蔡海兵;湯鶯;唐彬;彭世龍;林鍵;張楠;朱峰;陳漢青;王志;王彬;段寅;劉小虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué);安徽理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/24
• 分類號(hào): G01N33/24;G01N15/08
• 代理公司: 北京五洲洋和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成

本發(fā)明屬于高壓注漿領(lǐng)域，提供了一種模擬深埋地層動(dòng)水條件下高壓注漿裝置及試驗(yàn)方法。該裝置包括用于為漿液提供動(dòng)力條件的注漿系統(tǒng)；用于對(duì)深埋地層動(dòng)水條件進(jìn)行模擬的注漿槽；用于向高壓槽內(nèi)的模擬深埋地層材料提供穩(wěn)定的水流的供水系統(tǒng)；用于對(duì)注漿過(guò)程中模擬深埋地層材料中的壓力變化規(guī)律進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該方法包括使用該裝置的步驟。本發(fā)明提供的裝置和方法可用于模擬深埋底層中的高壓動(dòng)水環(huán)境和高壓注漿過(guò)程，并采集流場(chǎng)信息，從而研究深埋地層動(dòng)水條件下高壓注漿過(guò)程中漿液的擴(kuò)散規(guī)律。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高壓注漿領(lǐng)域，特別涉及一種模擬深埋地層動(dòng)水條件下高壓注漿裝置及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

煤礦立井井筒在建設(shè)過(guò)程中穿越地下富水地層時(shí)，不但掘鑿工作效率大幅降低，影響施工質(zhì)量，而且嚴(yán)重威脅施工安全。早在上世紀(jì)70年代中期，我國(guó)山東兗州礦區(qū)立井施工率先采用地面預(yù)注漿封堵含水層，實(shí)現(xiàn)了“打干井”的目標(biāo)。上世紀(jì)80年代，該技術(shù)被引入兩淮礦區(qū)凍結(jié)井施工，取得了良好效果。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略實(shí)施，該技術(shù)又獲得進(jìn)一步應(yīng)用。但是，隨著我國(guó)開采深度的不斷加大，以及受注地層特性的多樣化，地面預(yù)注漿封水效果欠佳或失效現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。究其原因，主要是600米以下地層壓力大、地下水為動(dòng)態(tài)和孔隙可注性差等所致。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了大量的試驗(yàn)研究，一定程度上推動(dòng)了注漿理論的發(fā)展，對(duì)工程實(shí)踐提供了指導(dǎo)。

中國(guó)專利申請(qǐng)CN 201724888 U介紹了一種承壓動(dòng)水條件下注漿加固試驗(yàn)裝置，包括耐壓密閉容器，耐壓密閉容器的一側(cè)設(shè)置有可控水壓接口，另一側(cè)設(shè)置有出水接口。耐壓密閉容器具有可啟閉的密封蓋，密封蓋上連接有注漿系統(tǒng)接口，耐壓密閉容器有可控水壓接口和出水接口的兩側(cè)設(shè)置有孔狀隔板，孔狀隔板之間為試件容納空間。試件容納空間連通注漿系統(tǒng)接口，試件容納空間的底部以及作為試件容納空間的側(cè)壁內(nèi)表面上都設(shè)置有水壓力傳感器。

中國(guó)專利申請(qǐng)CN 103926394 B介紹了一種三維可視化動(dòng)水注漿模型試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)方法，包括試驗(yàn)臺(tái)架、注漿系統(tǒng)、供水水箱和接水水箱。試驗(yàn)臺(tái)架由六個(gè)側(cè)壁采用模塊化螺栓連接，試驗(yàn)臺(tái)架內(nèi)部緊貼內(nèi)壁放置鋼化玻璃箱，透過(guò)鋼化玻璃可動(dòng)態(tài)觀察漿液的擴(kuò)散狀態(tài)；注漿系統(tǒng)由空壓機(jī)、承壓筒及注漿管構(gòu)成，利用空氣壓力提供穩(wěn)定注漿壓力；供水水箱提供模型試驗(yàn)動(dòng)水環(huán)境。

中國(guó)專利申請(qǐng)CN 106680467 A介紹了一種深埋地層高壓注漿模擬試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，包括高壓罐，用于容納模擬深埋地層；壓力機(jī)，用于向所述高壓罐內(nèi)的所述模擬深埋地層施加豎向地應(yīng)力；高壓注漿泵，通過(guò)高壓管路與所述高壓罐相連通，用于向所述高壓罐內(nèi)施加壓力水并注漿；排漿管，與所述高壓罐相連通；和傳感器，置于所述模擬深埋地層中，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注漿壓力的傳遞變化規(guī)律和漿液擴(kuò)散情況。

綜合分析上述文獻(xiàn)公開的試驗(yàn)裝置，還存在以下不足之處：

1、試驗(yàn)裝置尺寸固定，雖然模擬了承壓動(dòng)水的條件，但是對(duì)模擬地層的加壓裝置過(guò)于簡(jiǎn)單，不能精確模擬地層壓力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差較大。

2、模型兩壁間距非常小，邊壁效應(yīng)明顯，影響因素較多，且鋼化玻璃承壓有限，不能模擬壓力較高的深埋底層。

3、僅僅根據(jù)地層及地下水情況確定富水砂層的注漿方法，雖然模擬了深埋底層富水條件，但為靜水狀態(tài)下，難以實(shí)現(xiàn)理論突破。

4、以往模擬深埋底層高壓注漿試驗(yàn)裝置所做的簡(jiǎn)化處理較多，要么不能精確模擬深埋底層，要么就為非動(dòng)水條件下，不能為深埋底層動(dòng)水條件下高壓注漿提供可靠的技術(shù)參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種模擬深埋地層動(dòng)水條件下高壓注漿裝置及試驗(yàn)方法。

本發(fā)明提供了一種模擬深埋地層動(dòng)水條件下高壓注漿裝置，包括注漿系統(tǒng)、注漿槽、供水系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中：