一种煤层开采底板注浆减渗模拟试验系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于深部岩体工程技术领域，具体涉及一种煤层开采底板注浆减渗模拟试验系统。
【背景技术】
[0002]随着浅部煤层资源的开采殆尽，我国煤矿现已转入深部开采的时代。深部开采面临“二尚一扰动”的复杂环境，其中尚地应力、尚承压水造成的底板突水灾害是株部开米的主要灾害之一。底板突水灾害形成的原因在于高地应力与高承压水作用于底板岩层，导致底板裂隙带与承压水导通，水体向工作面渗流，形成突水通道。对煤层底板岩层注浆是煤矿防治突水灾害的有效手段。因此，开展底板岩层注浆减渗方面的试验研宄，对于正确认识底板突水通道形成规律以及防治底板突水灾害，具有重要意义。
[0003]目前，对于底板注浆技术的研宄方法有理论分析、数值模拟、现场实测与室内试验。利用理论分析预测现场实际注浆效果难度较大；数值模拟方法所需的工程地质参数往往难于测定；现场实测采集的数据往往是特定地质区域内的样本，对于宏观现象的全面探测还有待于进一步完善。室内试验方法可以比较全面地模拟复杂的现场实际，可以观察力学现象和规律，为指导工程现场实际施工提供依据，是研宄底板注浆理论的一种重要手段。
[0004]国内外学者对岩土工程及采矿工程领域的岩层注浆技术均有研宄，相关的注浆实验设备如一种用于模拟采动煤层底板突水的试验系统及其方法、一种承压动水条件下注浆加固试验装置、煤岩体注浆加固试验台及试验方法、三维可视化动水注浆模型试验系统及其试验方法等。但是，现有专利很少提供接近实际复杂地质条件的模拟环境，尤其是对实际岩层在三维应力状态下的试验模拟较少，这在一定程度上会影响试验结论对现场指导的准确性。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种煤层开采底板注浆减渗模拟试验系统，设计合理，克服了现有技术的不足，较逼真地模拟了三维应力加载和高承压水下的煤层开采注浆现象，具有良好的效果。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]一种煤层开采底板注浆减渗模拟试验系统，包括试验机台、注浆系统和水压系统，所述试验机台内具有压力腔，所述试验机台包括在试验机台的X向、Y向和Z向上设置的加载机构，所述加载机构的伸缩轴穿过试验机台的外壁，所述伸缩轴的内端固连有加压板，所述加压板边缘周围由橡胶包边条包裹，所述橡胶包边条通过橡胶固定螺丝钉固定在加压板上，所述橡胶包边条具有弹性、可承受高压力压缩以及起到了密封的作用，所述注浆系统通过连接板与试验机台连接，所述水压系统通过水压系统的增压水进送装置与试验机台连接。
[0008]优选地，所述注浆系统由出浆口、增压泵装置、注浆连接管和浆液存放桶组成，所述出浆口、增压泵装置、注浆连接管和浆液存放桶依次连接。
[0009]优选地，所述水压系统由注水口、水泵、水压连接管、水压表和增压水进送装置组成，所述注水口、水泵、水压连接管、水压表和增压水进送装置依次连接。
[0010]优选地，所述加载机构的外部通过液压管道连接伺服系统。
[0011]优选地，所述试验机台下方设有放置台，所述放置台上设有用于放置若干挡板的挡板固定板，所述挡板固定板两端开设有若干固定孔，所述挡板为钢化玻璃小挡板。
[0012]优选地，所述试验机台下方设有水箱，所述水箱上表面设有用于提供带有稳定压力水流的出水孔，所述水箱出水孔下方设有水压传感器与水流量传感器，所述水压传感器与水流量传感器通过电路连接数据采集系统，所述水箱周围还设有水槽，所述水槽上设有排水口。
[0013]优选地，所述压力腔由加压板和水箱形成，所述压力腔内放置试件。
[0014]优选地，所述试件由煤层相似材料和岩层相似材料构成。
[0015]优选地，所述试件中的煤层相似材料两侧设置有顺槽，所述煤层相似材料下方的岩层相似材料中设有若干注浆针，所述注浆针设计成具有不同孔径与长度的注浆针，所述注浆针上连接有顺槽注浆管，所述顺槽注浆管和注浆系统的出浆口连接。
[0016]优选地，所述煤层相似材料下方的岩层相似材料中还设有应力传感器、应变传感器与孔隙水压力计，所述应力传感器、应变传感器与孔隙水压力计与数据采集系统通过电路连接。
[0017]本发明所带来的有益技术效果:
[0018]本发明提出了一种煤层开采底板注浆减渗模拟试验系统，与现有技术相比，本发明增设了 X向、Y向和Z向三个方向的加压板，并设计了加压板边缘周围由橡胶包边条包裹，避免了加压板的边角效应，同时利用受挤压的橡胶包边条实现了煤层相似材料和岩层相似材料的密封，故较逼真地模拟了三维应力加载和高承压水下的煤层开采注浆现象。
【附图说明】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0020]图1是本发明煤层开采底板注浆减渗模拟试验系统的结构示意图。
[0021]图2是本发明煤层开采底板注浆减渗模拟试验系统放置试件后的结构示意图。
[0022]图3是本发明煤层开采底板注浆减渗模拟试验系统三方向的加压板结构图。
[0023]图4是本发明煤层开采底板注浆减渗模拟试验系统设有挡板固定板的试验机台侧视图。
[0024]图5是本发明煤层开采底板注浆减渗模拟试验系统放置试件后的设有挡板固定板的试验机台侧视图。
[0025]图6是本发明煤层开采底板注浆减渗模拟试验系统试件的注浆原理图。
[0026]图中，1-加压板；2-橡胶包边条；3-加载机构；4-连接板；5-出浆口 ；6_增压泵装置；7_注浆连接管；8_浆液存放桶；9_注水口 ；10_水泵；11_水压连接管；12_水压表；13-增压水进送装置；14液压管道；15_挡板放置台；16_挡板固定板；17_水箱；18_出水孔；19_煤层相似材料；20_岩层相似材料；21_顺槽；22_注浆针；23_顺槽注浆管；24_水槽；25_排水口 ；26_橡胶固定螺丝钉；27_挡板固定孔；28_挡板螺丝孔；29_挡板固定螺丝；30-钢化玻璃小挡板；31_伸缩轴；32_开切眼空隙。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图以及【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明:
[0028]如图1-图6所示，一种煤层开采底板注浆减渗模拟试验系统，包括试验机台，所述试验机台内具有压力腔，还包括注浆系统和水压系统。所述试验机台包括在试验机台的X向、Y向和Z向上设置的加载机构3，所述加载机构3的伸缩轴31穿过试验机台的外壁，所述伸缩轴31的内端固连有加压板I，所述加压板I边缘周围由橡胶包边条2包裹，所述橡胶包边条2通过橡胶固定螺丝钉26固定在加压板I上。
[0029]所述注浆系统通过连接板4与试验机台连接，所述水压系统通过水压系统的增压水进送装置13与试验机台连接。所述注浆系统由出浆口 5、增压泵装置6、注浆连接管7和浆液存放桶8组成，所述出浆口 5、增压泵装置6、注浆连接管7和浆液存放桶8依次连接。
[0030]所述水压系统由注水口 9、水泵10、水压连接管11、水压表12和增压水进送装置13组成，所述注水口 9、水泵10、水压连