[發明專利]實時監測漿液擴散范圍的注漿模擬實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202011169516.0
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112378817A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 李建忠;蘇超;弓培林;郝瑞云;劉士奇
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明涉及煤巖開采模擬技術；現有的實驗裝置采用透明板或試驗后將試件劈開的方法確定漿液的擴散范圍，透明板不易確定內部漿液擴散范圍，透明顆粒對注漿模擬實驗的有效性影響較大，將試件劈開存在破壞風險，本發明提供一種實時監測漿液擴散范圍的注漿模擬實驗裝置及方法，注漿桶連通試驗箱，試驗箱內設置若干絕緣布線網，布線網上均勻分布若干連接注漿試驗操作臺的負極電片，在注漿過程中根據導通的負極電片的位置和導通的時間確定漿液擴散范圍，實現漿液擴散的實時監測，煤巖散體降低了透明顆粒對實驗有效性的干擾，避免試件被破壞，實驗結果更準確。

技術領域

本發明涉及煤巖開采模擬技術，更具體的說，涉及一種實時監測漿液擴散范圍的注漿模擬實驗裝置及方法。

背景技術

煤巖散體在煤礦及其它礦山分布非常廣泛，一方面，在節理、層理、裂隙等結構面非常發育的煤巖散體中開掘巷道，圍巖自穩時間短、破碎范圍大、變形強烈；另一方面，對于高地應力、受強烈采動影響的巷道，掘巷后圍巖會產生明顯離層、滑動，原生裂隙張開，并出現新的裂紋，導致圍巖松散、破碎，破壞范圍大，變形劇烈；另外，在舊采殘煤復采時會遇到大量采空區或空巷，這些采空區或空巷內堆積大量煤巖散體，對開掘巷道和工作面回采都會造成嚴重影響。

注漿是體煤巖散體的有效加固方法，在煤礦井下圍巖控制中得到廣泛應用。但是，由于煤巖散體地質條件的復雜性，注漿加固影響因素的多樣性，導致注漿工程實踐一直領先于注漿理論研究，注漿參數大多依靠經驗確定，明顯影響了注漿加固的科學性、合理性與可靠性，因此展開注漿加固實驗研究勢在必行，其中實驗裝置是實驗室研究的重要保障。對注漿加固效果的評價因素很多，其中漿液擴散范圍又是對注漿效果評價的一項重要指標，對于指導現場注漿具有很強的指導意義，公開號CN106885758A公開了一種可視化劈裂注漿擴散過程模擬試驗裝置及使用方法通過選用透明顆粒材料模擬自然土體顆粒，通過激光儀、數碼相機透過透明試驗箱進行數據采集以達到可視化注漿模擬，但該方法中透明顆粒材料的選用如何與自然土體對應存疑且對于激光儀等監測儀器的要求較高；公開號CN108519308B公開了一種貫通裂隙巖體注漿漿液擴散試驗方法，該方法基于現場觀測參數。利用3D打印技術構造中空的巖體裂隙骨架，在每個裂隙表層、端部、交匯點鋪設監測元件，借助PC端及熱感儀觀測注漿過程，待注漿結束后拆除裝置觀察漿液在裂隙內的擴散形式，該方法的提出重點在于提前預制裂隙骨架，對于煤巖散體無規律裂隙的模擬參考性不高。

綜合以上分析，現有實驗裝置主要采用設置透明板或試驗后將試件劈開的方法確定漿液的擴散范圍，設置透明板很難確定試件內部漿液擴散范圍，選用透明顆粒代替煤巖散體雖然可以觀察內部漿液擴散范圍但對注漿模擬實驗的有效性影響較大，而將試件劈開又存在將試件破壞的風險，因此亟需一種能夠在實驗過程中實時自動監測漿液擴散范圍的裝置。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種實時監測漿液擴散范圍的注漿模擬實驗裝置及方法，該發明在布線網上安裝導電片，利用注漿漿液導電性，漿液擴散至導電片位置時信號接通，實現漿液流動擴散的實時監測，煤巖散體降低了透明顆粒對實驗有效性的干擾，提高實驗結果的準確性，避免試件被破壞。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種實時監測漿液擴散范圍的注漿模擬實驗裝置，包括注漿試驗操作臺、注漿桶和用于放置煤巖散體的試驗箱，試驗箱通過注漿管與注漿桶連接，試驗箱內設置若干絕緣的布線網，布線網水平鋪設在煤巖散體中；導電片包括正極電片和負極電片，正極電片位于試驗箱與注漿管的接口處，負極電片位于布線網的連線交叉點，所有導電片通過信號線與注漿試驗操作臺連接。

進一步，注漿桶置于支架上，注漿桶底部高于試驗箱的頂部。

進一步，注漿管的管體上設置用于控制注漿的開啟與結束的壓力閥。

進一步，試驗箱為鋼化玻璃板組裝的可拆卸式箱體。