[發明專利]一種可多因素控制的水巖溶濾模擬實驗裝置

在審

• 申請號: 202110007241.9
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112834726A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 胡嵩巖;劉彬;肖樂樂;牛超;李釩;喬倩;高幸;常寶天
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 于正河

本發明屬于水?巖作用模擬技術領域，涉及一種可多因素控制的水巖溶濾作用模擬實驗裝置，主體結構包括反應裝置、進液裝置、多因素控制裝置和取液裝置四個功能部分，反應裝置、進液裝置和取液裝置通過主管路沿順時針方向依次連接形成閉合四邊形回路結構，能夠解決不同因素影響下的水巖溶濾作用，通過控制反應溫度、壓力、流速和時間等，更好的模擬地下水運移對水巖溶濾作用的影響，而且可以實現不同濃度不同巖性不同裂隙發育作用下的水巖溶濾作用模擬，其結構簡單，使用方便，且組裝快速、實驗過程穩定、準確，實用性強，采用的控制器滿足長時間穩定控制要求，特別適合研究煤礦開采對地下水化學特征的影響。

技術領域：

本發明屬于水-巖作用模擬技術領域，涉及一種可多因素控制的水巖溶濾作用模擬實驗裝置，通過該實驗裝置對礦井采動影響下巖石裂隙發育程度對水化學特征形成的溶濾作用進行研究。

背景技術：

溶濾作用由于地殼上部水的活動而廣泛進行，由于大氣因素的影響，降水入滲的地球化學作用與巖石的風化作用、有機物作用密切聯系。表生帶地下水的化學成分往往與地殼上巖石和土壤有關。室內水巖溶濾作用模擬已成為了解其作用過程和機理的一種常用手段，因此，水巖溶濾模擬裝置的設計對水巖作用模擬非常重要。

水巖溶濾作用受多因素控制，例如溶液濃度和類型、溫度、壓力、反應時間等。目前，水巖作用模擬包括靜態模擬和動態模擬，但不管是靜態模擬還是動態模擬，都沒有考慮水的流速對水巖作用的影響，尤其在地下水系統中流速也決定著地下水水化學類型；其次，由于水巖作用通常反應時間較長，現有實驗裝置實驗時間較長時對壓力、溫度的控制不穩定；同時，現有實驗裝置無法通過模擬研究煤礦開采所造成的頂底板巖石裂隙不同發育情況對水巖溶濾作用的影響,例如CN108445190A提供了一種可多因素控制的水巖反應靜態模擬實驗裝置，包括反應裝置、加液裝置、壓力控制裝置、取液裝置和溫度及攪拌控制裝置，反應裝置的側壁設有四個與其相通的接管，每個接管上均設有控制其開關的閥門，加液裝置、壓力控制裝置和取液裝置分別通過接管與反應裝置相連，反應裝置置于溫度及攪拌控制裝置上，利用恒溫磁力攪拌器控制水巖反應的溫度、轉速和時間，利用壓力控制裝置控制系統壓力，取不同重量巖(土)加入反應裝置中，配制不同濃度、不同類型的溶液實現不同溶液、不同巖土用量下的水-巖作用，但是該裝置是通過轉子轉速控制系統流速的，不能顯示流速的具體數值，轉子跟樣品都在錐形瓶中發生磕碰的影響未考慮，長時間情況下流速控制不穩定,而且裝置較小不能模擬較大巖樣中的裂隙不同帶來的影響；CN106198932B公開了一種模擬巖石裂隙中的水巖相互作用實驗裝置及方法，包括供水箱；所述的供水箱通過供水管與巖石裂隙水巖相互作用模擬器的入水口相連，所述的巖石裂隙水巖相互作用模擬器的出水口通過回水管又與供水箱相連，形成一個水循環裝置；所述的巖石裂隙水巖相互作用模擬器包括由巖石試樣拼接而成的巖石裂隙面，在所述的巖石試樣的前后設有與巖石裂隙面連通的分水區和聚水區；且在所述的分水區與目標巖石試樣之間、在所述的聚水區與目標巖石試樣之間均設有水壓傳感器、溫度傳感器，所述的水壓傳感器和溫度傳感器與數據處理裝置相連，該裝置雖然有溫度傳感器但是它不能控制溫度，其數據處理裝置可以直接顯示數據但是不能通過該裝置直接控制水壓、流速等，水壓、流速等需要手動設置，這其中會產生誤差從而影響實驗結果，而且樣品的裂隙是需要自己拼接的。因此，迫切需要開發一種能夠模擬煤礦開采作用影響下水巖作用的實驗裝置，在相似環境下探究巖石裂縫發育程度對溶濾作用的影響。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，設計提供一種可多因素控制的水巖溶濾模擬實驗裝置，用于模擬巖樣不同裂隙發育下的水巖作用過程，進而研究煤礦開采對地下水化學特征的影響。