CN104265331A - 一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置，可以实现室内模拟不同倾角、弯曲度的巷道在不同突水压力和流量条件下进行可视化注浆封堵试验研究。其由动水系统、巷道模型系统、注浆系统、视图录制系统、流量监测系统、数据采集系统、支座系统和废液收集系统8部分组成。动水系统由水源管、集水箱、排水管、突水管路、控制阀和水箱支架组成；巷道模型系统由透明管道、碎料组成；注浆系统由高压灌浆机、注浆管路和压力表组成；视图录制系统由4个数码相机组成；流量监测系统由2个流量积算仪组成；数据采集系统由4个压力传感器和DT数据采集仪组成；支座系统由伸缩架、伸缩台和标尺组成；废液收集系统由废液管和废液桶组成。
Description
技术领域
本发明涉及一种模拟巷道突水条件下，采用注浆技术进行封堵研究的可视化室内试验系统装置。
背景技术
在能源采矿及隧道施工建设过程中，巷道突水问题时有发生，如果处理不及时将导致淹没矿井和地下建筑物等灾难性事故，造成严重的经济损失和人员伤亡。由于工程地质问题的复杂性，往往短时间内对于突水水源及导水构造难以查清，突水集中于过水巷道，为了快速治理水患，抢先恢复生产，可以采用封堵突水过水巷道的方法将突水区和生产区分开，稳住局面，再进一步研究如何进行根治问题。
注浆技术作为一项实用性强、应用范围广的工程技术，已被广泛的应用到煤矿及隧道等地下工程领域。目前国内外采用注浆封堵技术用于巷道突水抢险救灾工程已取得一些成功经验，但由于工程地质问题的复杂性、隐蔽性以及不可预见性，巷道突水问题难以一而概之，现有的工程实践经验也不足以应对指导多地质条件和影响因素下的巷道突水注浆封堵治理。因此，在注浆工程实践的基础上结合目前的注浆实践和注浆理论研究成果，根据实际工程地质条件建立室内模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置，进行多因素条件下巷道突水注浆封堵模拟实验，探究在不同突水因素和巷道特征条件下，进行注浆封堵效果试验研究及理论分析，对于指导实际地下工程建设中遇到的巷道突水采取注浆封堵抢险救灾工程具有重要的意义和价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种所占空间适中，易于操作和调整，便于组装和移动，且实现模拟巷道不同突水条件和巷道特征因素下进行可视化注浆封堵试验的一种室内试验系统装置。
为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的：本发明所述一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置由动水系统、巷道模型系统、注浆系统、视图录制系统、流量监测系统、数据采集系统、支座系统、废液收集系统8部分组成。动水系统由水源管、集水箱、排水管、突水管路、控制阀和水箱支架组成，其主要作用是建立突水管路和稳定水头，模拟突水水压和流量；巷道模型系统由透明管道、碎料组成，其主要作用是模拟突水巷道及巷道内进行注浆封堵前填扔的碎石块；注浆系统由高压灌浆机、注浆管路和压力表组成，其主要作用是实现高压注浆，测定注浆压力；视图录制系统由间隔分布于透明管道不同位置的4个数码相机组成，其主要作用是试验过程中录制视频及拍摄照片；流量监测系统由位于透明管道前后端的2个流量积算仪组成，其主要作用是显示突水流量，并实现监测模拟突水巷道注浆封堵试验过程中流量变化的作用；数据采集系统由间隔连接于透明管道不同位置的4个压力传感器和用于压力变化数据采集和储存的DT数据采集仪组成，其主要作用是采集模拟试验过程中透明管道不同位置的压力；支座系统由伸缩架、伸缩台和标尺组成，其主要作用是通过伸缩架和标尺实现调整透明管道的倾角和弯曲度的作用，通过伸缩台调整数码相机与透明管道的距离，选择最佳视图拍摄位置；废液收集系统由连接于透明管道的末端废液管和废液桶组成，其主要作用是储存试验过程中的流出透明管道的水溶液及被携带出的部分注浆浆液，防止直接排放而污染水源和环境。
所述水源管、排水管和突水管路上均安装有控制阀，可以调节流量。
所述集水箱设置有溢水收集装置，并与排水管连接。
所述水箱支架可以自由升降，从而调整集水箱的高度达到试验需要的水头高度。
所述透明管道为大直径（大于100mm）透明气动管，实现了模拟注浆封堵试验过程中的可视化。
所述注浆管路上安装有多通接头和压力表，可随时观测注浆压力。
所述流量积算仪具有显示和储存瞬时流量和累计流量数据的功能。
所述DT数据采集仪和压力传感器组合使用，具有采集并存储压力数据的功能。
所述伸缩架上设置有标尺，并可以自由调整高度。
本发明的积极效果：本发明所述一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置其结构设计相对简单，所占空间适中，易于操作和调整，便于组装和移动，实现了室内条件下模拟巷道在不同突水流量和突水压力条件下，对于不同倾角、弯度巷道进行可视化注浆封堵的一种试验系统装置，并可以广泛适用于煤矿、高校及科研单位等用于模拟巷道突水注浆封堵的试验研究。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的整体结构示意图。
图中，1水源管 2集水箱 3排水管 4突水管路 5控制阀 6水箱支架
7透明管道 8碎料 9高压灌浆机 10注浆管路 11压力表 12数码相机
13流量积算仪 14压力传感器 15DT数据采集仪 16伸缩架 17伸缩台
18标尺 19废液管 20废液桶。
具体实施方式
如图1所示，本发明是按如下方式实现的：本发明所述一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置由动水系统、巷道模型系统、注浆系统、视图录制系统、流量监测系统、数据采集系统、支座系统、废液收集系统8部分组成。动水系统由（1）水源管、（2）集水箱、（3）排水管、（4）突水管路、（5）控制阀和（6）水箱支架组成；（6）水箱支架由钢板材料制成，保证动水系统整体部分稳定安全，其可以自由调整升降高度，从而使（2）集水箱高度可上下调整，通过水头高度模拟出不同的突水压力；（1）水源管一端连接外部水源，另一端伸入（2）集水箱，其上安装有（5）控制阀，可以调节进水流量大小；（2）集水箱顶端一侧较低并设置有溢水收集装置，连接（3）排水管可以将（2）集水箱溢出的水及时排走，保证建立稳定的动水水头；（4）突水管路一端连接（2）集水箱下端，其上安装有（5）控制阀，可以调节流量大小从而模拟试验突水流量，并能通过另一端连接的（13）流量积算仪显示水流量值大小。巷道模型系统由（7）透明管道、（8）碎料组成；（7）透明管道用来模拟突水巷道，并可以根据试验需要更换；（8）碎料可以根据试验需要选择合适材料，用来模拟突水巷道内进行注浆封堵前填扔的碎石块、砂袋等。注浆系统由（9）高压灌浆机、（10）注浆管路和（11）压力表组成；根据试验设计的单液注浆或者多液注浆选择（9）高压灌浆机的数量，并通过多通接头与（10）注浆管路进行有效连接；（10）注浆管路不同位置上安装有（11）压力表用来观测注浆压力值，另一端连接到（7）透明管道。视图录制系统由间隔分布于（7）透明管道不同位置的4个（12）数码相机组成，其主要作用是试验过程中录制试验视频及拍摄照片。流量监测系统由位于（7）透明管道前后端的2个（13）流量积算仪组成，其主要作用显示突水流量，并实现监测模拟突水巷道注浆封堵过程中流量变化的作用。数据采集系统由间隔连接（7）透明管道不同位置的4个（14）压力传感器和用于压力变化数据采集和储存的（15）DT数据采集仪组成，其主要作用是采集并存储模拟注浆封堵试验过程中（7）透明管道不同位置的压力变化。支座系统由（16）伸缩架、（17）伸缩台和（18）标尺组成；用于架设（7）透明管道的3个（16）伸缩架位置可以移动，并可以自由调整高度，通过设置在它上面的（18）标尺实现调整（7）透明管道的倾角和弯曲度的；（17）伸缩台用于架设（12）数码相机，可以自由调整高度来调整（12）数码相机与（7）透明管道的距离，选择最佳视图拍摄位置。废液收集系统由连接于（7）透明管道末端的（19）废液管和（20）废液桶组成，其主要作用是引流并储存试验过程中的水溶液及被携带出的部分注浆浆液，防止直接排放而污染水源和环境。
所述（1）水源管、（3）排水管和（4）突水管路上均安装有控制阀，可以调节流量。
所述（2）集水箱一侧较低并设置有溢水收集装置，与（3）排水管连接。
所述（6）水箱支架可以自由升降，从而调整（2）集水箱的高度达到试验需要的水头高度。
所述（7）透明管道为大直径（大于100mm）透明气动管，实现了模拟注浆封堵试验过程中的可视化。
所述（10）注浆管路上安装有多通接头和（11）压力表，可随时观测注浆压力。
所述（13）流量积算仪具有显示和储存瞬时流量和累计流量数据的功能。
所述（15）DT数据采集仪和（14）压力传感器组合使用，具有每设定时间间隔采集并存储压力变化数据的功能。
所述（16）伸缩架上设置有（18）标尺，并可以自由调整高度。
本发明所述一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置是可以广泛适用于煤矿生产单位、高校及科研单位等的用于模拟巷道突水注浆封堵试验研究的一套室内可视化试验系统。它可以实现模拟不同突水压力、突水流量变化条件下巷道注浆封堵可视化及试验效果研究，还可以模拟具有倾角和弯曲度巷道在突水时进行注浆封堵的可视化及试验效果的研究，从而探究不同突水因素和巷道特征条件下，注浆封堵效果及影响因素判据，对于指导实际地下工程建设中遇到的巷道突水采取注浆封堵抢险救灾工程具有重要的意义和价值。
Claims (9)
1.一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置，其特征在于：由动水系统、巷道模型系统、注浆系统、视图录制系统、流量监测系统、数据采集系统、支座系统、废液收集系统8部分组成；动水系统由水源管、集水箱、排水管、突水管路、控制阀和水箱支架组成；巷道模型系统由透明管道、碎料组成；注浆系统由高压灌浆机、注浆管路和压力表组成；视图录制系统由间隔分布于透明管道不同位置的4个数码相机组成；流量监测系统由位于透明管道前后端的2个流量积算仪组成；数据采集系统由间隔连接透明管道不同位置的4个压力传感器和用于压力变化数据采集和储存的DT数据采集仪组成；支座系统由伸缩架、伸缩台和标尺组成；废液收集系统由连接于透明管道的末端废液管和废液桶组成。
2.根据权利要求1所述的一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置，其特征在于：所述水源管、排水管和突水管路上均安装有控制阀，可以调节流量。
3.根据权利要求1所述的一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置，其特征在于：所述集水箱设置有溢水收集装置，并与排水管连接。
4.根据权利要求1所述的一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置，其特征在于：所述水箱支架可以自由升降，从而调整集水箱的高度达到试验需要的水头高度。
5.根据权利要求1所述的一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置，其特征在于：所述透明管道为大直径（大于100mm）透明气动管，实现了模拟注浆封堵试验过程中的可视化。
6.根据权利要求1所述的一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置，其特征在于：所述注浆管路上安装有多通接头和压力表，可实现单液或多液注浆并随时观测注浆压力。
7.根据权利要求1所述的一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置，其特征在于：所述流量积算仪具有显示和储存瞬时流量和累计流量数据的功能。
8.根据权利要求1所述的一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置，其特征在于：所述压力传感器和DT数据采集仪组合使用。
9.根据权利要求1所述的一种模拟巷道突水注浆封堵的可视化试验系统装置，其特征在于：所述伸缩架上设置有标尺，并可以自由调整高度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170919 Termination date: 20180708 |
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