[發明專利]一種可變寬度和粗糙度的單裂隙注漿滲流可視化試驗方法

有效

• 申請號: 202210549618.8
• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114878434B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 李振華;王文強;杜鋒;曹正正;宋良;易恩兵;李國盛
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰;田文舉

一種可變寬度和粗糙度的單裂隙注漿滲流可視化試驗方法，具體包括以下步驟：（一）、設計一種模擬多類型單裂隙注漿滲流可視化試驗系統，其包括注水裝置、恒壓注氣裝置、漿液罐、可視化單裂隙滲流裝置、旋轉承載裝置和計算機；（二）、將按需求配置的漿液加入到漿液罐中；（三）、按照試驗要求在旋轉承載裝置上搭建可視化單裂隙滲流裝置；（四）、調整可視化單裂隙滲流裝置的傾斜角度；（五）、將漿液注入到可視化單裂隙滲流裝置中，對漿液的運移過程進行觀察和研究；（六）、試驗完成后對整個系統進行清洗。本發明可真實準確模擬漿液在巖層裂隙中的運移演化過程，更加直觀的觀察到注漿充填裂隙的全過程，為研究注漿封堵巖層裂隙機理提供平臺。

技術領域

本發明涉及工程流體力學試驗技術領域，具體的說，涉及一種可變寬度和粗糙度的單裂隙注漿滲流可視化試驗方法。

背景技術

在礦產工程中，尤其是煤礦開采中，在開采煤層的采動應力下，甚至是多煤層采動的疊加應力下，經常會引發礦壓、瓦斯及突水等符合動力災害問題。而注漿具有充填、加固和減滲作用。通過對煤層上覆巖層中的破碎巖體進行高壓注漿，對巖層中的裂隙，孔隙進行注漿填充，形成比較堅固的“關鍵層，一方面可以阻隔來自于巖層上方的有害氣體，水流等，另一方面則可以從微觀方面充填巖石裂隙，從而提高巖層的強度與穩定性，減小下方支架的工作阻力，實現巷道的長期穩定。

然而目前施工中，巖層裂隙的發育狀態，注漿原材料的選擇，漿液的配比會極大的影響實際工程中的注漿效果，注漿不慎還會加劇巖層裂隙發育，進而有可能引發礦井垮塌，而現有技術難以實現巖層中裂隙注漿的全過程模擬，也不能全面探索漿液在裂隙中的運演化規律，得到的數據缺乏科學性和準確性。

發明內容

本發明的目的是提供一種可變寬度和粗糙度的單裂隙注漿滲流可視化試驗方法，本發明可真實準確的模擬漿液在巖層裂隙中的運移演化過程，試驗結果較數值模擬更接近實際工程，人們也能更加直觀的觀察到注漿充填裂隙的全過程，為研究注漿封巖層堵裂隙機理提供研究的平臺。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種可變寬度和粗糙度的單裂隙注漿滲流可視化試驗方法，具體包括以下步驟：

（一）、設計一種模擬多類型單裂隙注漿滲流可視化試驗系統，該模擬多類型單裂隙注漿滲流可視化試驗系統包括注水裝置、恒壓注氣裝置、漿液罐、可視化單裂隙滲流裝置、旋轉承載裝置和計算機，漿液罐的頂部設置有注水口和注氣口，漿液罐的外側壁上側部設置有帶密封蓋的漿液填入口，漿液罐的底部設置有漿液出口，注水裝置的出水口與漿液罐的注水口通過注水管連接，恒壓注氣裝置的出氣口與漿液罐的注氣口通過注氣管連接，漿液罐內設置有攪拌裝置，可視化單裂隙滲流裝置安裝在旋轉承載裝置上，漿液罐的漿液出口與可視化單裂隙滲流裝置的注漿口通過注漿管連接，注漿管上沿液體流動方向依次設置有注漿閥門、漿液流量計和注漿壓力計，計算機分別與可視化單裂隙滲流裝置、漿液流量計和注漿壓力計信號連接；

（二）、將按需求配置的漿液加入到漿液罐中，并通過攪拌裝置攪拌均勻；

（三）、按照試驗要求在旋轉承載裝置上搭建可視化單裂隙滲流裝置；

（四）、通過旋轉承載裝置調整可視化單裂隙滲流裝置的傾斜角度；

（五）、通過恒壓注氣裝置向漿液罐內注氣，使漿液罐內的漿液注入到可視化單裂隙滲流裝置中，對漿液的運移過程進行觀察和研究；

（六）、試驗完成后，通過注水裝置和恒壓注氣裝置對整個系統進行清洗，便于下次試驗。

注水裝置包括水箱、注水泵、液體流量計和液體調壓閥，水箱的出水口與注水泵的進水口之間通過抽水管連接，注水泵的出水口與漿液罐的注水口之間通過注水管連接，液體流量計和液體調壓閥沿液體流動方向依次設置在注水管上，計算機分別與液體流量計和液體調壓閥信號連接。