[實(shí)用新型]一種基于動(dòng)水流場(chǎng)的三維注漿模擬試驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202123402845.8
• 申請(qǐng)日: 2021-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN216771351U
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱君;陳軍濤;張毅;程斌斌;王其芳;王冠欽;王晨宇;張梓涵;郭洪運(yùn);田新正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/12
• 分類號(hào): G01N3/12;G01N3/02;G01N13/00
• 代理公司: 青島眾智源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37355
• 代理人: 張紅鳳

本實(shí)用新型公開了一種基于動(dòng)水流場(chǎng)的三維注漿模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，涉及礦井水害注漿治理的技術(shù)領(lǐng)域。其包括試驗(yàn)臺(tái)、注漿裝置、承壓水倉(cāng)裝置及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置，通過注漿裝置向試驗(yàn)臺(tái)主體提供所需的注漿條件，通過承壓水倉(cāng)裝置向試驗(yàn)臺(tái)主體提供所需的動(dòng)水條件，通過數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過程及實(shí)現(xiàn)處理信息的功能，在試驗(yàn)臺(tái)主體內(nèi)鋪設(shè)預(yù)制有注漿支管的灰?guī)r相似材料。本實(shí)用新型通過試驗(yàn)臺(tái)與注漿裝置、承壓水倉(cāng)裝置和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置的相互配合，可研究漿液在導(dǎo)水、儲(chǔ)水空間的擴(kuò)散、貯留機(jī)制，探究動(dòng)水條件下和采用不同注漿分支孔布設(shè)方式下對(duì)目標(biāo)巖層的注漿改造機(jī)理、以及漿液驅(qū)水?dāng)U散的規(guī)律。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及礦井水害注漿治理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于動(dòng)水流場(chǎng)的三維注漿模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

“富煤、貧油、少氣”的能源結(jié)構(gòu)決定了煤炭是我國(guó)的主體能源，擔(dān)負(fù)著國(guó)家能源安全、經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展的重任。目前隨著我國(guó)對(duì)深部煤炭資源開采深度的逐年增加，由此產(chǎn)生的安全隱患問題也隨之增多，比如開采深度的增加會(huì)導(dǎo)致地下水滲透壓力的提升，在承壓水位以及水頭壓力的作用下，礦井巷道也會(huì)出現(xiàn)圍巖變形等問題，在采掘過程中，斷層受到影響，繼而出現(xiàn)裂隙活化等情況，最終導(dǎo)致涌水通道變窄、滲流通道集中等問題的發(fā)生，引發(fā)突水災(zāi)害等等，這諸多問題都會(huì)影響到煤礦的安全生產(chǎn)。

針對(duì)上述存在的問題，目前主要是通過采用注漿加固的技術(shù)進(jìn)行處理。注漿加固是一種適用于強(qiáng)含水層且對(duì)地面資源和環(huán)境的破壞小的技術(shù)措施。目前煤礦采用該方法通過施工底板常規(guī)鉆孔進(jìn)行注漿，改造煤層底板。但其還存在一些技術(shù)問題，比如：常規(guī)鉆孔存在鉆孔軌跡不可控，容易存在注漿盲區(qū)，有效孔段短，單孔注漿加固范圍小，鉆孔利用率低，鉆探工程量大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，不能精確定位出水點(diǎn)位置，循環(huán)超前加固距離短等問題，導(dǎo)致開采準(zhǔn)備時(shí)間過長(zhǎng)。定向鉆探注漿按照預(yù)定的軌跡鉆達(dá)預(yù)定目標(biāo)。在鉆探施工中，利用自然造斜規(guī)律或采取人工造斜手段，或者兩者并用，達(dá)到造斜的目的。由于定向鉆孔能更好地保證鉆探質(zhì)量，節(jié)省鉆探進(jìn)尺，并能解決一些工程難題，所以得到了日益廣泛的應(yīng)用。定向鉆探注漿能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)斷層和裂隙的超前探測(cè)和注漿治理，具有提前治理、增加鉆孔遇水的有效孔段、提高鉆遇裂隙率等優(yōu)點(diǎn)，減少了注漿盲區(qū)，提高了注漿改造效率，大幅縮短了注漿改造工期，減少了井下注漿對(duì)工作面準(zhǔn)備的影響。

現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)注漿試驗(yàn)?zāi)M裝置，無法模擬出在裂隙中定向鉆孔注漿管道的不同布設(shè)方式，導(dǎo)致無法研究不同分支孔布設(shè)方式下的漿液擴(kuò)散情況從而無法深入分析動(dòng)水條件下漿液沿巖體裂隙擴(kuò)散的規(guī)律。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于動(dòng)水流場(chǎng)的三維注漿模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其可以深入分析動(dòng)水條件不同分支孔布設(shè)方式下漿液沿巖體裂隙擴(kuò)散的規(guī)律。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案：

一種基于動(dòng)水流場(chǎng)的三維注漿模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，其包括試驗(yàn)臺(tái)，所述的試驗(yàn)臺(tái)主體是由底板、前、后、左、右側(cè)板及頂板所組成的一長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，在前、后、左、右側(cè)板上均布置有若干個(gè)開孔，在每個(gè)開孔上安裝對(duì)應(yīng)的接口轉(zhuǎn)接器；

所述的三維模擬試驗(yàn)系統(tǒng)還包括：

注漿裝置，用于向所述的試驗(yàn)臺(tái)主體提供所需的注漿條件；

承壓水倉(cāng)裝置，用于向所述的試驗(yàn)臺(tái)主體提供所需的動(dòng)水條件；

及，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)裝置，用于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過程及實(shí)現(xiàn)處理信息的功能；

所述的試驗(yàn)臺(tái)主體內(nèi)用于鋪設(shè)預(yù)制有注漿支管的灰?guī)r相似材料。

作為本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案，上述的試驗(yàn)臺(tái)還包括試驗(yàn)臺(tái)底座和位于上述試驗(yàn)臺(tái)底座上的水槽，上述的試驗(yàn)臺(tái)主體位于上述的水槽內(nèi)，上述的水槽的底面面積大于上述的試驗(yàn)臺(tái)主體的底面面積，在上述的水槽的側(cè)部設(shè)置有濾渣口和排水口。