[發明專利]一種模擬拱形巷道骨料灌注堵水試驗裝置

有效

• 申請號: 202111009672.5
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113702264B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 毛德光;袁世沖;張改玲;李睿健
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 徐州千秋知識產權代理事務所(普通合伙) 32556
• 代理人: 陳濤

本發明公開了一種模擬拱形巷道骨料灌注堵水試驗裝置，包括：進水管，其一端與外部動力水源相連通；巷道模擬管道，其入口端與進水管的另一端相連通，其中，巷道模擬管道為橫截面為拱形的管道，且其內壁具有粗糙度；出水管，其一端與巷道模擬管道的出口端相連通，其另一端與外部相連通；灌注器，灌注器與巷道模擬管道相連通，且灌注器內配置有骨料，骨料能夠在灌注器的作用下向巷道模擬管道注入骨料；數據采集系統，包括壓力傳感器和流量監測儀；支架系統，包括支撐平臺和配置在支撐平臺下端的多個第一伸縮裝置，巷道模擬管道配置在支撐平臺上。該試驗裝置能夠準確模擬不同傾角、粗糙度等工況的拱形巷道，而且試驗場地小，易于操作和拆卸。

技術領域

本發明涉及礦山突水災害治理室內模擬試驗領域，尤其涉及一種模擬拱形巷道骨料灌 注堵水試驗裝置。

背景技術

在礦山建設或生產過程中，經常會遇到災難性的突水淹井事故，造成極大的經濟損失和 人員傷亡。礦山突水事故的發生主要是巷道掘進過程中揭露了前方隱伏的大型水體，短時間 內大流量的水體會通過巷道系統迅速淹沒整個礦井。在災后處理時，首先要控制高壓和高速 水流，而在高壓水頭的動水條件下，關鍵是如何封堵在巷道中的水流。在工程實踐中，對巷 道突水的封堵主要分為兩個階段：骨料灌注和注漿加固。灌注骨料是有效注漿封堵淹沒巷道 的前提和關鍵。骨料灌注階段的目的是通過骨料的堆積形成巷道的阻水段，來達到堵水的效 果。

隨著地球淺部資源的日益枯竭，地球深部資源的開發強度不斷增加，必將面臨著日益復 雜的水文地質和工程地質條件，類似災害的發生頻率也必將增加。然而，從目前的骨料灌注 封堵施工技術來看，缺乏相關的規范要求，多是以施工人員的經驗來灌注骨料，也造成了大 量的無效鉆探和極大的施工成本，因此急需通過對不同水動力條件下骨料的運移、堆積、接 頂的研究來揭示阻水段的形成過程、阻水機理、封堵判據等。

目前，對于圓形光滑內壁通道的骨料灌注封堵試驗，有了一些研究成果，但在圓形光滑 的內壁通道與實際工程中巷道輪廓的拱形結構還具有一定的差異結構，從而影響實際模擬試 驗的準確度，而且圓形光滑內壁通道也無法模擬實際巷道內壁的粗糙程度，而巷道表面的粗 糙度對于所灌注的骨料的運移、堆積、接頂規律具有重要影響。為了能夠更好地模擬在實際 工程里的巷道堵水研究，設計一種在拱形巷道模型里進行骨料灌注堵水的縮尺試驗模型，就 變得尤為重要。

發明內容

本方案針對上文提出的問題和需求，提出一種模擬拱形巷道骨料灌注堵水試驗裝置，由 于采取了如下技術特征而能夠實現上述技術目的，并帶來其他多項技術效果。

本發明提出一種模擬拱形巷道骨料灌注堵水試驗裝置，包括：

進水管，其一端與外部動力水源相連通；

巷道模擬管道，具有入口端和出口端，所述入口端與所述進水管的另一端相連通，其中， 所述巷道模擬管道為橫截面為拱形的管道，且其內壁具有粗糙度；

出水管，其一端與所述出口端相連通，其另一端與外部相連通；

灌注器，所述灌注器與所述巷道模擬管道相連通，且所述灌注器內配置有骨料，所述骨 料能夠在所述灌注器的作用下向所述巷道模擬管道注入骨料；

數據采集系統，包括壓力傳感器和流量監測儀，所述壓力傳感器安裝在巷道模擬管 道上，用于監測所述巷道模擬管道在骨料灌注過程中壓力信號，所述流量監測儀用于監測流經所述巷道模擬管道的進水管與出水管的流量信號；

支架系統，包括支撐平臺和配置在所述支撐平臺下端的多個第一伸縮裝置，所述巷道模 擬管道配置在所述支撐平臺上，多個所述第一伸縮裝置通過伸縮運動實現支撐平臺的角度調 節。