注浆充填浆液扩散距离模拟实验装置的制作方法

1.本技术涉及覆岩隔离注浆充填技术领域，具体而言，涉及注浆充填浆液扩散距离模拟实验装置。


背景技术：

2.覆岩隔离注浆充填是煤矿绿色开采技术体系的重要组成部分之一。近年来在解决建筑物下方压煤问题中发挥了重要作用，逐渐成为矿企解决采掘接替难题的重要手段。该方法充分利用岩层移动规律，通过对选定的关键层下离层腔体实施高压注浆充填，从而增大可注空间，使覆岩形成压实承载结构，支撑关键层，进而有效控制地表沉陷，保护地面构筑物。
3.该技术研究的重点之一是浆液在覆岩裂隙内的扩散规律。由于实际地层的复杂性，现有的原位测试方法无法直观反应浆液在离层内的扩散过程。目前，室内相似模拟实验是研究浆液扩散理论及注浆技术的重要手段，传统的相似模拟实验系统虽然在一定程度上满足了特定工程背景下的模拟需要，但不能适用于覆岩隔离注浆充填浆液在裂隙内扩散的模拟。


技术实现要素：

4.为了弥补以上不足，本技术提供了注浆充填浆液扩散距离模拟实验装置。
5.本技术实施例提供了注浆充填浆液扩散距离模拟实验装置，包括模拟注浆底板渗水条件的浆液流动单元、浆液多级搅拌及储浆单元、浆液泵送及稳流单元及数据采集单元；
6.所述模拟注浆底板渗水条件的浆液流动单元是由透明有机玻璃板子制成的凹槽管道，所述凹槽管道内利用单一透水材料层将所述凹槽管道分为上部通道和下部通道，所述上部通道为待模拟渗水材料形成的浆液流动通道，所述下部通道为包含有湿度传感器的均匀吸水材料，且所述上部通道可拆换为不同渗水系数的渗水材料；
7.所述浆液搅拌及储浆单元用以配制浆液及对浆液持续搅拌；
8.所述浆液泵送及稳流单元包括注浆泵及注浆管道，所述浆液泵送及稳流单元通过注浆泵蠕动将浆液恒流量泵入注浆管道中；
9.所述数据采集单元用于记录浆液流动的扩散距离和累积厚度，反应浆液在通道中的流动情况，同时计算得到浆液的泌水量和在流动过程中浆液在不同流动位置泌水量的变化。
10.在上述实现过程中，能够解决现场原位测试时工程量大、费用高的难题，将实际难以测量的数据通过实验室模拟进行再现，能很好地适用于注浆充填浆液在裂隙内扩散的模拟，为工程设计与施工提供了依据与参考，同时，通过拆卸和更换上部流动模拟通道，可以实现不同底板条件下的浆液流动模拟；通过设置数据采集单元，能够记录浆液流动的扩散距离和累积厚度，反应浆液在通道中的流动情况，同时计算得到浆液的泌水量和在流动过程中浆液在不同流动位置泌水量的变化。
11.在一种具体的实施方案中，所述凹槽管道由亚克力材料制成，所述凹槽管道的直线部分的长度设置为100cm，且所述凹槽管道设置有6根，6根所述凹槽管道的连接处均采用法兰连接，所述凹槽管道的直线部分每隔30cm打钻孔用于湿度传感器的安装。
12.在一种具体的实施方案中，所述上部通道从所述凹槽管道的0～20cm段的左右、端部、上部用挡板密封，所述挡板高度为15cm，所述凹槽管道的上顶板距离端部2cm处开一直径为1cm的小孔用于注浆管道的固定。
13.在一种具体的实施方案中，所述单一透水材料层采用彩石环氧通体透水材料，所述彩石环氧通体透水材料的骨料为天然彩石与进口改性环氧树脂胶合制成。
14.在一种具体的实施方案中，所述渗水材料的原料采用水泥灰、细砂石、粗砂石和水，所述上部通道为通过改变渗水材料的配料配比得到不同渗水条件的流动通道。
15.在一种具体的实施方案中，所述渗水材料的配料配比为：水泥灰：细砂石：粗砂石：水＝2：3：6：1或水泥灰：细砂石：粗砂石：水＝2：2：4：1。
16.在一种具体的实施方案中，所述浆液搅拌及储浆单元包括固定支架、搅拌机、搅拌机调速器、注浆管路、储浆器，所述储浆器内壁设置有固定套管夹。
17.在一种具体的实施方案中，所述注浆管道的一端与所述储浆器内壁的所述固定套管夹相连，所述注浆管道的另一端与所述上部通道的出浆口相连。
18.在一种具体的实施方案中，所述数据采集单元包括湿度传感器、摄像机、数据采集装置，所述湿度传感器用于记录吸水材料中水分含量变化，所述摄像机用于记录浆液流动过程中浆液厚度及扩散距离变化，反应浆液在通道中的流动情况，所述湿度传感器用于计算得到浆液的泌水量和在流动过程中浆液在不同流动位置泌水量的变化，所述湿度传感器和所述摄像机均与所述数据采集装置电性相连。
19.在一种具体的实施方案中，所述凹槽管道的两边均贴上带有刻度的粘尺，所述粘尺用于读取浆液扩散距离。
20.有益效果：
21.本技术能够解决现场原位测试时工程量大、费用高的难题，将实际难以测量的数据通过实验室模拟进行再现，能很好地适用于注浆充填浆液在裂隙内扩散的模拟，为工程设计与施工提供了依据与参考，同时，通过拆卸和更换上部流动模拟通道，可以实现不同底板条件下的浆液流动模拟；通过设置数据采集单元，能够记录浆液流动的扩散距离和累积厚度，反应浆液在通道中的流动情况，同时计算得到浆液的泌水量和在流动过程中浆液在不同流动位置泌水量的变化。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1是本技术实施方式提供的结构示意图之一；
24.图2为本技术实施方式提供的结构示意图之二。
25.图中：1、凹槽管道；2、上部通道；3、单一透水材料层；4、下部通道；5、湿度传感器。
具体实施方式
26.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
27.为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
28.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
30.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
33.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.请参阅图1-2，本技术提供注浆充填浆液扩散距离模拟实验装置，包括模拟注浆底板渗水条件的浆液流动单元、浆液多级搅拌及储浆单元、浆液泵送及稳流单元及数据采集单元；
35.所述模拟注浆底板渗水条件的浆液流动单元是由透明有机玻璃板子制成的凹槽管道1，所述凹槽管道1内利用单一透水材料层3将所述凹槽管道1分为上部通道2和下部通道4，所述上部通道2为待模拟渗水材料形成的浆液流动通道，所述下部通道4为包含有湿度
传感器5的均匀吸水材料，且所述上部通道2可拆换为不同渗水系数的渗水材料；
36.所述浆液搅拌及储浆单元用以配制浆液及对浆液持续搅拌；
37.所述浆液泵送及稳流单元包括注浆泵及注浆管道，所述浆液泵送及稳流单元通过注浆泵蠕动将浆液恒流量泵入注浆管道中；
38.所述数据采集单元用于记录浆液流动的扩散距离和累积厚度，反应浆液在通道中的流动情况，同时计算得到浆液的泌水量和在流动过程中浆液在不同流动位置泌水量的变化。
39.在本技术方案中，所述凹槽管道1由亚克力材料制成，所述凹槽管道1的直线部分的长度设置为100cm，且所述凹槽管道1设置有6根，6根所述凹槽管道1的连接处均采用法兰连接，所述凹槽管道1的直线部分每隔30cm打钻孔用于湿度传感器5的安装；所述上部通道2从所述凹槽管道1的0～20cm段的左右、端部、上部用挡板密封，所述挡板高度为15cm，所述凹槽管道1的上顶板距离端部2cm处开一直径为1cm的小孔用于注浆管道的固定；所述凹槽管道1的两边均贴上带有刻度的粘尺，所述粘尺用于读取浆液扩散距离。
40.在本技术方案中，所述单一透水材料层3采用彩石环氧通体透水材料，所述彩石环氧通体透水材料的骨料为天然彩石与进口改性环氧树脂胶合制成；所述渗水材料的配料配比为：水泥灰：细砂石：粗砂石：水＝2：3：6：1或水泥灰：细砂石：粗砂石：水＝2：2：4：1。
41.在具体设置时，所述浆液搅拌及储浆单元包括固定支架、搅拌机、搅拌机调速器、注浆管路、储浆器，所述储浆器内壁设置有固定套管夹；所述注浆管道的一端与所述储浆器内壁的所述固定套管夹相连，所述注浆管道的另一端与所述上部通道2的出浆口相连；所述数据采集单元包括湿度传感器5、摄像机、数据采集装置，所述湿度传感器5用于记录吸水材料中水分含量变化，所述摄像机用于记录浆液流动过程中浆液厚度及扩散距离变化，反应浆液在通道中的流动情况，所述湿度传感器5用于计算得到浆液的泌水量和在流动过程中浆液在不同流动位置泌水量的变化，所述湿度传感器5和所述摄像机均与所述数据采集装置电性相连。
42.该注浆充填浆液扩散距离模拟实验装置的原理及优点：本技术能够解决现场原位测试时工程量大、费用高的难题，将实际难以测量的数据通过实验室模拟进行再现，能很好地适用于注浆充填浆液在裂隙内扩散的模拟，为工程设计与施工提供了依据与参考，同时，通过拆卸和更换上部流动模拟通道，可以实现不同底板条件下的浆液流动模拟；通过设置数据采集单元，能够记录浆液流动的扩散距离和累积厚度，反应浆液在通道中的流动情况，同时计算得到浆液的泌水量和在流动过程中浆液在不同流动位置泌水量的变化。
43.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
44.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。