[實(shí)用新型]一種室內(nèi)覆巖離層量測量及注漿控制模擬系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822246137.1
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN209590015U
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文泉;王在勇;朱先祥;李偉;高兵;白斌
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 李振瑞

本實(shí)用新型公開了一種室內(nèi)覆巖離層量測量及注漿控制模擬系統(tǒng)，包括二維試驗(yàn)臺，二維試驗(yàn)臺內(nèi)從下至上依次設(shè)置煤層、直接頂、基本頂、軟巖層一、關(guān)鍵層一、軟巖層二、關(guān)鍵層二、軟巖層三、關(guān)鍵層三、松散層，松散層上表面設(shè)加載裝置，在關(guān)鍵層三和軟巖層三之間設(shè)有觀測線一和二，關(guān)鍵層二和軟巖層二之間設(shè)有觀測線三和四、關(guān)鍵層一和軟巖層一之間設(shè)有觀測線五和六；觀測線一、三和五分別埋在三個關(guān)鍵層內(nèi)的最底部區(qū)域，觀測線二、四和六分別埋在三個軟巖層內(nèi)的最頂部區(qū)域。本實(shí)用新型可準(zhǔn)確觀測出覆巖離層具體情況及充填后的效果，其注漿控制模擬系統(tǒng)通過三級套筒序列注漿，可控制上位巖層的移動與變形，減小地表沉陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及煤礦地表沉陷控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種室內(nèi)覆巖離層量測量及注漿控制模擬系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國是一個具有豐富煤炭資源的國家，已探明的煤炭儲量約占世界煤炭儲量的12.6％，同時也是產(chǎn)煤大國。我國煤炭產(chǎn)量多年來居世界第一位，每年從地下采出的煤炭超過38億噸。過去幾十年，我國煤炭資源在無序、粗放式開采下，許多煤炭資源開采地區(qū)地面出現(xiàn)大規(guī)模沉陷，地表沉陷對于礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境有著巨大的破壞作用，并且伴隨帶來水土流失、土地荒漠化等環(huán)境問題，因此由于煤礦開采帶來的沉陷以及相關(guān)的環(huán)境問題，越來越引起人們的重視。

為了安全開采“三下”煤炭，減少地面沉陷，保護(hù)礦區(qū)環(huán)境，多年來國內(nèi)外采用了多種不同的開采技術(shù)措施。其中，覆巖離層注漿充填減沉是一種控制地表沉陷的新技術(shù)，主要是利用從地面布置的鉆孔向巖移過程中形成的離層空洞內(nèi)充填外來材料，從而起到支撐覆巖的作用，以達(dá)到降低巖層向地表移動傳播的速度。注漿材料隨著離層帶巖層的彎曲、變形甚至破裂，在高壓泵送作用下擴(kuò)散、運(yùn)移、堆積并逐漸充實(shí)離層空間。

目前，覆巖離層注漿充填技術(shù)主要集中于對單一層位進(jìn)行注漿充填，而這仍然有許多不足之處。第一，由于地層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,在平面上變化較大,難以保證單一注漿層位就是最佳層位；第二，單一層位注漿,一旦因停泵等意外事故, 會導(dǎo)致所注漿的離層面閉合,則無法恢復(fù)注漿。即使在該注漿層位之上又形成了新的離層,由于注漿鉆孔的結(jié)構(gòu)限制,也難以在上層位注漿。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種室內(nèi)覆巖離層量測量及注漿控制模擬系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多層位注漿充填，使之控制覆巖移動和地表移動變形。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種室內(nèi)覆巖離層量測量及注漿控制模擬系統(tǒng)，包括二維試驗(yàn)臺，所述二維試驗(yàn)臺內(nèi)從下至上依次設(shè)置煤層、直接頂、基本頂、軟巖層一、關(guān)鍵層一、軟巖層二、關(guān)鍵層二、軟巖層三、關(guān)鍵層三、松散層，松散層上表面設(shè)置加載裝置，在所述關(guān)鍵層三和軟巖層三之間設(shè)有觀測線一和觀測線二，關(guān)鍵層二和軟巖層二之間設(shè)有觀測線三和觀測線四、關(guān)鍵層一和軟巖層一之間設(shè)有觀測線五和觀測線六；觀測線一、觀測線三和觀測線五分別埋在三個關(guān)鍵層內(nèi)的最底部區(qū)域，觀測線二、觀測線四和觀測線六分別埋在三個軟巖層內(nèi)的最頂部區(qū)域；從松散層表面分別插入用于注入漿液的注漿套管，注漿套管包括一級套管、二級套管以及三級套管，其中一級套管的下端插入到所述關(guān)鍵層一和軟巖層一的交界面處，對應(yīng)于關(guān)鍵層一和軟巖層一之間的離層空間，二級套管的下端插入到所述關(guān)鍵層二和軟巖層二的交界面處，對應(yīng)于關(guān)鍵層二和軟巖層二之間的離層空間，三級套管的下端插入到所述關(guān)鍵層三和軟巖層三的交界面處，對應(yīng)于關(guān)鍵層三和軟巖層三之間的離層空間。上述所述的煤層、直接頂、基本頂、軟巖層一、關(guān)鍵層一、軟巖層二、關(guān)鍵層二、軟巖層三、關(guān)鍵層三、松散層的材料均采用所要模擬的地區(qū)的實(shí)際各對應(yīng)巖層材料。

上述二級套管套設(shè)于一級套管外，三級套管套設(shè)于二級套管外；所述注漿套管的下端位于該注漿套管所對應(yīng)層所生成的離層空間的中心位置處，以便于向兩側(cè)空間同時注漿。

上述加載裝置是通過施力機(jī)構(gòu)施加力到其上的剛性板體，該剛性板體將力傳遞給所述松散層，用于模擬上部地層產(chǎn)生的重力環(huán)境。

上述每條觀測線均由19個從左至右布置的觀測點(diǎn)組成，且相鄰觀測點(diǎn)之間的間距相等。