[發明專利]基于透明巖體的有機注漿材料擴散試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202110241622.3
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113049448A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 郝晨良;吳昌泉;王朋飛;劉鎮書;陳可夯;張建利;張新華;張海龍;王天平;高夢男;劉佳男;祝壯;樊一江
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00;G01N1/28;G01N1/36;G01N1/38
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發明公開了一種基于透明巖體的有機注漿材料擴散試驗裝置及方法。該試驗裝置包括透明巖體材料加工裝置、加載裝置、監測裝置、鉆孔裝置、注漿裝置；加載裝置為多場耦合微機電液伺服巖體三軸壓力機；監測裝置包括聲發射檢測裝置、低電阻測試儀、高速攝相機、聚乙烯絕緣板、導電銅片、聲發射探頭、導線、數據處理器、計算機；鉆孔裝置；注漿裝置。本發明用于探究有機注漿材料在巖體中的擴散方式，通過制作與原巖石性質相同的透明巖體，利用其表現的直觀性，解決了以往巖石材料內部無法觀察的問題，實現了對有機漿液圍巖內部擴散機理的研究。

技術領域

本發明涉及一種基于透明巖體的有機注漿材料擴散試驗裝置及方法，屬于注漿模擬試驗設備技術領域。

背景技術

目前井下礦產資源開采、隧道建設等工程活動均需要開掘巷道，注漿材料在礦井下工作面和巷道的加固、巷道頂板涌水的封堵等工程中都得到了廣泛的應用。各種注漿加固的新材料、新工藝和新設備層出不窮，極大地促進了注漿加固技術的發展。近年來，作為化學類封堵劑廣泛應用于油田生產和礦井填堵、加固等領域。有機注漿材料顆粒小、固化后顏色淺、不污染被粘合物、工藝性能好、成本較低、配制簡便，并具有優良的膠接性能等優點，在礦業工程材料中有著不可替代的地位。因此注漿理論及相關技術仍具有很大的研究價值。

然而目前對于有機注漿材料的擴散方式的研究并不是很透徹，主要還是通過理論分析、實驗室相似模擬實驗、數值模擬。由于注漿材料的擴散方式在巖體內部，大多數巖石又是非透明的掩體，這就導致常規的實驗方法很難測試出注漿材料在巖體內部的擴散方式，這就在一定程度上限制了注漿加固技術的發展。

發明內容

本發明旨在提供一種基于透明巖體的有機注漿材料擴散試驗裝置及方法。

本試驗裝置及方法利用了材料的透明特性，通過透明巖體觀察到注漿材料在其巖體內的擴散方式，克服了巖體內部無法觀察到的黑箱問題；改善了通過聲發射或CT掃描等監測設備在信息轉換過程中的失真問題，實現了對有機漿液圍巖內部擴散機理的研究。

本發明提供了一種基于透明巖體的有機注漿材料擴散試驗裝置，包括透明巖體材料加工裝置、加載裝置、監測裝置、鉆孔裝置、注漿裝置、固定連接裝置；

所述透明巖體材料加工裝置，包括框型試驗臺壁和壓力機，壓力機通過支柱固定在底面的水平鋼板上；壓力機為兩柱式壓力機；試驗臺底面為一個水平的鋼鐵底板，在底板中心設有一個橫截面為正方形的固定鋼板，固定鋼板中部為空心結構，空心結構的截面為正方形截面，用于固定框型試驗臺壁；所述框型試驗臺壁包括左右兩側板壁和前后兩側板壁，二者通過正反鎖固定，四塊板壁圍成一個截面為正方形的空間；固定鋼板通過4個螺絲扣固定在底部的水平底板上；四塊板壁分為兩兩一組，其中一組設置正鎖扣，另一組設置反鎖扣，通過正反鎖將四塊板壁鎖死；

所述加載裝置為多場耦合微機電液伺服巖體三軸壓力機；

所述監測裝置包括聲發射檢測裝置、低電阻測試儀、高速攝相機、聚乙烯絕緣板、導電銅片、聲發射探頭、導線、數據處理器和計算機；透明巖體模型位于加載裝置三軸壓力機的上、下壓板之間，在壓力機的下壓板上方墊上聚乙烯絕緣板，在透明巖體模型上、下端面貼有導電銅片，透明巖體模型放置到聚乙烯絕緣板上，在透明巖體模型上方設置同樣的聚乙烯絕緣板；低電阻測試儀、高速攝像機放置在壓力機前方，導電銅片與低電阻測試儀進行連接，將聲發射探頭與四棱柱透明巖體模型用AB膠連接，聲發射探頭另一端與聲發射檢測裝置相連，然后與數據處理器及計算機相連接；

所述鉆孔裝置，為一根T型薄鋼管；

所述注漿裝置，采用有機漿液注漿裝置，注漿裝置包括：攪拌機、閥門、計量泵、輸漿管；攪拌機上方有一個蓋子，材料打開蓋子即可放入；攪拌機通過管道與計量泵相連，兩者之間設置閥門；計量泵連接輸漿管；輸漿管另一端連接注漿管；