CN111487164B - 一种新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法，包括如下步骤：S1、在两个半圆法兰钢桶内部涂抹黄油并在接口处放置高压密封胶条后相扣且在桶身上套接管箍进行固定，接着将组装好的若干段可拆分式钢桶连接组合；S2、将预定粒径的破碎煤岩体分次装入钢桶中压实；S3、装填完毕后将加压承载钢架组与可拆分闭合式密封钢桶组合并与加载系统连接；S4、将注浆系统连接至钢桶尾部承压钢板上；S5、通过加载系统向破碎煤岩体加压至设定压力并保持恒压；S6、通过注浆系统向承载破碎煤岩体注浆，当注浆压力达到试验压力值并稳定则实验结束。本方法可反应出浆液在不同地应力条件下、不同注浆压力条件下和不同粒径组成破碎岩体中的扩散范围及固结效果。

Description

一种新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法

技术领域

本发明涉及岩体注浆加固研究技术领域，具体涉及一种新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法。

背景技术

破碎岩体是工程中常见的一种岩体形态，通常是由众多小块状岩石经再压实形成，块体间粘连性差，一旦被揭露或暴露后极易发生岩块回弹松弛变形。同完整、致密岩体相比，破碎岩体具有承载力弱、孔隙率大和渗透性强等特点，在工程中出现易造成支护体失效、围岩失稳、透水、瓦斯突出等事故或灾害的发生，因此，破碎岩体的加固一直是各类岩土工程急需解决的重要难题之一。随着注浆技术的发展完善，目前注浆技术广泛应用于土建、隧道、公路、桥梁、采矿等诸多领域。特别是对于破碎岩体可采用注浆技术进行充填加固，以提高其稳定性和承载性，降低其内部孔隙率和渗透性。

在工程应用中，岩石的物理力学性质，破碎程度以及地应力大小等都将会对注浆造成影响，故需要根据岩石本身的特性，同时考虑浆液在破碎岩体中的扩散特性和加固作用进行注浆设计。但是浆液在破碎岩体内的扩散具有复杂性和隐蔽性，注浆的效果无法准确掌控，所以实验室试验成为了工程中研究注浆问题的重要参考。

现阶段相关的注浆试验研究装置与方法均存在一定局限性，针对的问题较为单一，不能紧跟工程实践的需求。如在公开号为CN107782880A的中国专利申请中，公开了一种多功能室内土体注浆模拟试验装置及其试验方法，该发明利用腔室间隔板的拆卸、装换实现浆液的单向、侧向浆液扩散注浆试验，以及浆液压滤作用注浆试验、滤过作用试验等多项浆液特性测试模拟试验。但是，本发明的发明人经过研究发现，该试验仅能用于土体注浆，仅考虑了注浆的方法以及土体级配的影响，没有考虑地应力对注浆效果的影响，试验较为单一，因而难以应对日益复杂的工程问题。

因此，如何结合实际的注浆工艺与技术，设计出一种能广泛应用的，能综合考虑不同破碎岩体的级配以及所受地应力大小预测注浆效果的注浆模拟方法，以期为破碎岩体注浆工艺研究设计提供参考就显得十分必要了。

发明内容

针对现有注浆模拟试验方法仅能用于土体注浆，仅考虑了注浆的方法以及土体级配的影响，没有考虑地应力对注浆效果的影响，试验较为单一，因而难以应对日益复杂工程问题的技术问题，本发明提供一种新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法，在该方法中采用了一种新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验装置，所述新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验装置包括破碎煤岩体加载系统、承载密封系统和便携式单/双液注浆系统；其中，

所述破碎煤岩体加载系统包括手动式液压泵、高压油管、液压千斤顶和可拆分式加载钢柱，所述手动式液压泵通过高压油管与液压千斤顶连接，所述可拆分式加载钢柱包括多节加载钢柱，相邻两节加载钢柱之间可拆卸连接，所述可拆分式加载钢柱的第一节加载钢柱与液压千斤顶的活塞杆固定连接；

所述承载密封系统包括加压承载钢架组、可拆分闭合式密封钢桶和尾部承压钢板，所述加压承载钢架组包括承载钢板、钢环扣和多根螺纹钢条，所述承载钢板和钢环扣的表面周围预设有多个螺纹钢穿插孔，所述可拆分闭合式密封钢桶包括若干段固定连接的可拆分式钢桶，所述可拆分式钢桶由两个完全相同的半圆法兰钢桶密封组合构成，所述两个完全相同的半圆法兰钢桶连接处为Z字型结构，所述可拆分式钢桶的前端固定连接面和后端固定连接面周围均设有多个螺栓孔，所述尾部承压钢板的中间设有注浆孔且表面周围设有多个螺栓孔；

所述便携式单/双液注浆系统包括中空注浆钢管、高压注浆管、双液混合接口和便携式单/双液注浆泵，所述中空注浆钢管的一端通过高压注浆管经双液混合接口与便携式单/双液注浆泵连接；

该方法包括如下步骤：

S1、在两个半圆法兰钢桶内部涂抹黄油，在Z字型结构接口处放置高压密封胶条后相扣组装成单段可拆分式钢桶，再在两个半圆法兰钢桶身上套接高压管箍进行固定，接着在组装好的若干段可拆分式钢桶的螺栓孔内穿设螺栓螺帽连接组合，在最后一段可拆分式钢桶的后端固定连接面垫设密封圈，再在尾部承压钢板和最后一段可拆分式钢桶的螺栓孔内穿设螺栓螺帽连接固定；

S2、将提前筛分好的预定粒径破碎煤岩体分次装入可拆分式钢桶中，每次装填后进行压密，以保证加压时内部受压均匀；

S3、装填完毕后，将钢环扣与承载钢板相对配置对齐孔位安放，安装液压千斤顶和可拆分式加载钢柱，让液压千斤顶固定放置在承载钢板的内表面上，并让可拆分式加载钢柱的最后一节加载钢柱插入钢环扣中间预设的穿插孔内，所述可拆分式加载钢柱在液压千斤顶的作用下可穿过钢环扣中间预设穿插孔进入可拆分闭合式密封钢桶内部中空并向其底部移动，接着将多根螺纹钢条穿插在承载钢板和钢环扣表面周围预设的多个螺纹钢穿插孔中组装，最后将加压承载钢架组与可拆分闭合式密封钢桶组合，让第一段可拆分式钢桶的前端固定连接面与钢环扣的外表面紧密接触；

S4、将所述中空注浆钢管的另一端连接至尾部承压钢板的注浆孔中固定；

S5、通过加载系统加压至设定压力，加载压力可根据试验要求在0～30MPa随意设置，恒压10min后即表示加载压力稳定；

S6、加载压力稳定后通过注浆系统向钢桶内的承载煤岩体注化学浆液，注浆压力同样可根据试验要求在0～15MPa进行调节，当注浆压力稳定、压力不再下降或注浆时间超过10min，则实验结束。

与现有技术相比，本发明提供的新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法，先在两个半圆法兰钢桶内部涂抹黄油，再将组装好的若干段可拆分式钢桶固定连接组合，并在最后一段可拆分式钢桶的后端固定连接面固定连接尾部承压钢板，接着将提前筛分好的特定粒径组合破碎煤岩体分次装入可拆分闭合式密封钢桶中，每次装填后进行压密以保证加压时内部受压均匀，装填完毕后将加压承载钢架组与可拆分闭合式密封钢桶组合连接，让液压千斤顶固定放置在承载钢板的内表面上，并让可拆分式加载钢柱的最后一节加载钢柱插入钢环扣中间预设的穿插孔内，然后将中空注浆钢管的另一端连接至尾部承压钢板的注浆孔中固定，之后通过手动式液压泵加压至设定压力，其加载压力可根据试验要求在0～30MPa之间随意设置，恒压10min后即表示加载压力稳定，待加载压力稳定后通过便携式单/双液注浆系统向承载破碎煤岩体注入化学浆液，注浆压力同样可根据试验要求在0～15MPa之间进行调节，当注浆压力稳定、压力不再下降或注浆时间超过10min，则实验结束；实验结束以后，通过拆解承载钢架组、液压千斤顶以及便携式单/双液注浆系统，再拆卸高压管箍，最后拆分钢桶即可分析化学浆液在破碎煤岩体中的扩散规律，评估固结情况。本试验方法中，通过试验装置中的手动式液压泵加压带动加载钢柱向密封钢桶内部运动，从而将密封钢桶内的破碎煤岩体施加特定加载应力，以此考虑作为破碎煤岩体所受地应力对注浆效果的影响，面对日益复杂工程问题能综合考虑不同破碎岩体的级配以及所受地应力大小预测注浆效果；同时该试验装置具有简单，易于转运，操作便捷，效果显著，适用性广，注浆加固后的固结岩体易于加工进行常规单轴(三轴)实验等优点，可反应出浆液在不同地应力条件下、不同注浆压力条件下和不同粒径组成破碎岩体中的扩散范围以及固结效果，可广泛用于土建、隧道、公路、桥梁、采矿等领域破碎岩体注浆加固的研究。

进一步，每节所述加载钢柱的两端均设有连接孔，所述连接孔内螺接有将相邻两节加载钢柱连接的螺纹钢，所述可拆分式加载钢柱的第一节加载钢柱前端设有便于液压千斤顶活塞杆插接的圆槽。

进一步，所述可拆分式加载钢柱包括四节长度均等的加载钢柱。

进一步，所述承载钢板的内表面设有便于液压千斤顶固定放置的圆形卡槽。

进一步，所述可拆分闭合式密封钢桶包括两段可拆分式钢桶，且单段可拆分式钢桶的长度与可拆分式加载钢柱的长度相等；对应在所述步骤S2中采用分节分段方式来装入破碎煤岩体：先将一段可拆分式钢桶分3～4次来装填、压密破碎煤岩体，装好该段可拆分式钢桶后，在该段可拆分式钢桶的后端固定连接面放置密封胶圈，通过在前后端固定连面周围设置的多个螺栓孔内穿设螺栓螺帽来固定连接另一段可拆分式钢桶，然后再将另一段可拆分式钢桶分3～4次来装填、压密破碎煤岩体。

进一步，两段组装好的可拆分式钢桶的接口相互垂直连接组合。

进一步，每段所述可拆分式钢桶的桶身上间隔套接有两个高压管箍。

进一步，所述承载钢板和钢环扣的表面周围均匀预设有六个螺纹钢穿插孔，所述可拆分式钢桶的前端固定连接面和后端固定连接面以及尾部承压钢板的表面周围设有与螺纹钢穿插孔对应的六个螺栓孔。

进一步，所述最后一段可拆分式钢桶的后端固定连接面与尾部承压钢板表面中间垫设的密封圈位于尾部承压钢板的注浆孔和螺栓孔之间。

附图说明

图1是本发明提供的新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验装置结构示意图。

图2是图1中可拆分式加载钢柱的结构示意图。

图3是图2中相邻两节加载钢柱之间的连接结构示意图。

图4是图1中承载钢板的主视结构示意图。

图5是图1中承载钢板的剖视结构示意图。

图6是图1中可拆分式密封钢桶的中间截面示意图。

图7是图1中可拆分式密封钢桶的剖视结构示意图。

图8是图1中钢环扣的主视结构示意图。

图9是图1中钢环扣的剖视结构示意图。

图10是图1中尾部承压钢板的主视结构示意图。

图11是图1中尾部承压钢板的侧视结构示意图。

图中，1、破碎煤岩体加载系统；11、手动式液压泵；12、高压油管；13、液压千斤顶；14、可拆分式加载钢柱；141、第一节加载钢柱；142、最后一节加载钢柱；143、连接孔；144、螺纹钢；145、圆槽；2、承载密封系统；21、承载钢板；211、螺纹钢穿插孔；212、圆形卡槽；22、钢环扣；221、穿插孔；23、螺纹钢条；24、可拆分式钢桶；241、半圆法兰钢桶；242、螺栓孔；25、尾部承压钢板；251、注浆孔；26、高压管箍；27、螺栓螺帽；3、便携式单/双液注浆系统；31、中空注浆钢管；32、高压注浆管；33、双液混合接口；34、便携式单/双液注浆泵。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参考图1至图11所示，本发明提供一种新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法，在该方法中采用了一种新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验装置，所述新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验装置包括破碎煤岩体加载系统1、承载密封系统2和便携式单/双液注浆系统3；其中，

所述破碎煤岩体加载系统1包括手动式液压泵11、高压油管12、液压千斤顶13和可拆分式加载钢柱14，所述手动式液压泵11通过高压油管12与液压千斤顶13连接，所述可拆分式加载钢柱14包括多节加载钢柱，相邻两节加载钢柱之间可拆卸连接，所述可拆分式加载钢柱的第一节加载钢柱141与液压千斤顶13的活塞杆固定连接；其中，所述手动式液压泵11和液压千斤顶13的具体结构为本领域技术人员熟知的现有技术；

所述承载密封系统2包括加压承载钢架组、可拆分闭合式密封钢桶和尾部承压钢板，所述加压承载钢架组包括承载钢板21、钢环扣22和多根螺纹钢条23，所述承载钢板21和钢环扣22的表面周围预设有多个螺纹钢穿插孔211，所述可拆分闭合式密封钢桶包括若干段固定连接的可拆分式钢桶24，所述可拆分式钢桶24由两个完全相同的半圆法兰钢桶241密封组合构成，而采用两个完全相同的半圆法兰钢桶241可拆分式设计，由此可以方便试验后在不破坏试件的情况将注浆后的样品取出，所述两个完全相同的半圆法兰钢桶241连接处为Z字型结构，试验时在所述Z字型结构接口间放置有密封条，由此可以更好保证两个半圆法兰钢桶241组合时密封的可靠性，所述可拆分式钢桶24的前端固定连接面和后端固定连接面周围均设有多个螺栓孔242，所述尾部承压钢板25的中间设有注浆孔251且表面周围设有多个螺栓孔242；

所述便携式单/双液注浆系统3包括中空注浆钢管31、高压注浆管32、双液混合接口33和便携式单/双液注浆泵34，所述中空注浆钢管31的一端通过高压注浆管32经双液混合接口33与便携式单/双液注浆泵34连接；其中，所述双液混合接口33和便携式单/双液注浆泵34的具体结构为本领域技术人员熟知的现有技术，而通过设置便携式单/双液注浆泵34，由此根据试验要求可向破碎煤岩体中注入一种化学浆液或者经双液混合接口33充分混合的两种化学浆液；

该方法包括如下步骤：

S1、在两个半圆法兰钢桶241内部涂抹黄油，以此增加破碎煤岩体与钢桶内壁之间的接触，有效防止浆液沿两者之间的空隙扩散，并有利于固结破碎煤岩体的脱模，在Z字型结构接口处放置高压密封胶条后相扣组装成单段可拆分式钢桶24，再在两个半圆法兰钢桶241身上套接高压管箍26进行固定，通过套接高压管箍25可使两个半圆法兰钢桶241结合紧密，接着在组装好的若干段可拆分式钢桶24的螺栓孔242内穿设螺栓螺帽27连接组合，在最后一段可拆分式钢桶的后端固定连接面垫设密封圈，再在尾部承压钢板25和最后一段可拆分式钢桶的螺栓孔242内穿设螺栓螺帽27连接固定，即所述尾部承压钢板25和最后一段可拆分式钢桶的后端固定连接面通过螺栓螺帽27固定连接；

S2、将提前筛分好的预定粒径破碎煤岩体分次装入可拆分式钢桶24中，每次装填后进行压密，以保证加压时内部受压均匀；其中，预定粒径可以是一种粒径大小的破碎煤岩体，也可以是两种或两种以上粒径大小组成的破碎煤岩体，其整体粒径大小为0～3cm；

S3、装填完毕后，将钢环扣22与承载钢板21相对配置对齐孔位安放，即所述钢环扣22与承载钢板21相对配置且两者表面周围预设有的多个螺纹钢穿插孔211相互对齐，安装液压千斤顶13和可拆分式加载钢柱14，让液压千斤顶13固定放置在承载钢板21的内表面上，并让可拆分式加载钢柱14的最后一节加载钢柱142插入钢环扣22中间预设的穿插孔221内，所述可拆分式加载钢柱14在液压千斤顶13的作用下可穿过钢环扣22中间预设穿插孔221进入可拆分闭合式密封钢桶内部中空并向其底部移动，从而实现对破碎煤岩体的加载，即在试验过程中，所述可拆分式加载钢柱14可进入到可拆分式钢桶24内部施加特定加载应力，接着将多根螺纹钢条穿23插在承载钢板21和钢环扣22表面周围预设的多个螺纹钢穿插孔221中组装，由此通过螺纹钢条23将承载钢板21和钢环扣22固定连接起来，最后将加压承载钢架组与可拆分闭合式密封钢桶组合，让第一段可拆分式钢桶的前端固定连接面与钢环扣22的外表面紧密接触；

S4、将所述中空注浆钢管31的另一端连接至尾部承压钢板25的注浆孔251中固定；

S5、通过前述加载系统加压至设定压力，加载压力可根据试验要求在0～30MPa随意设置，恒压10min后即表示加载压力稳定；

S6、加载压力稳定后通过前述注浆系统向钢桶内的承载煤岩体注化学浆液如型号为PN1高分子化学浆液，注浆压力同样可根据试验要求在0～15MPa进行调节，当注浆压力稳定、压力不再下降或注浆时间超过10min，则实验结束。

与现有技术相比，本发明提供的新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法，先在两个半圆法兰钢桶内部涂抹黄油，再将组装好的若干段可拆分式钢桶固定连接组合，并在最后一段可拆分式钢桶的后端固定连接面固定连接尾部承压钢板，接着将提前筛分好的特定粒径组合破碎煤岩体分次装入可拆分闭合式密封钢桶中，每次装填后进行压密以保证加压时内部受压均匀，装填完毕后将加压承载钢架组与可拆分闭合式密封钢桶组合连接，让液压千斤顶固定放置在承载钢板的内表面上，并让可拆分式加载钢柱的最后一节加载钢柱插入钢环扣中间预设的穿插孔内，然后将中空注浆钢管的另一端连接至尾部承压钢板的注浆孔中固定，之后通过手动式液压泵加压至设定压力，其加载压力可根据试验要求在0～30MPa之间随意设置，恒压10min后即表示加载压力稳定，待加载压力稳定后通过便携式单/双液注浆系统向承载破碎煤岩体注入化学浆液，注浆压力同样可根据试验要求在0～15MPa之间进行调节，当注浆压力稳定、压力不再下降或注浆时间超过10min，则实验结束；实验结束以后，通过拆解承载钢架组、液压千斤顶以及便携式单/双液注浆系统，再拆卸高压管箍，最后拆分钢桶即可分析化学浆液在破碎煤岩体中的扩散规律，评估固结情况。本试验方法中，通过试验装置中的手动式液压泵加压带动加载钢柱向密封钢桶内部运动，从而将密封钢桶内的破碎煤岩体施加特定加载应力，以此考虑作为破碎煤岩体所受地应力对注浆效果的影响，面对日益复杂工程问题能综合考虑不同破碎岩体的级配以及所受地应力大小预测注浆效果；同时该试验装置具有简单，易于转运，操作便捷，效果显著，适用性广，注浆加固后的固结岩体易于加工进行常规单轴(三轴)实验等优点，可反应出浆液在不同地应力(即不同加载压力)条件下、不同注浆压力条件下和不同粒径组成破碎岩体中的扩散范围以及固结效果，可广泛用于土建、隧道、公路、桥梁、采矿等领域破碎岩体注浆加固的研究。

作为具体实施例，请参考图3所示，每节所述加载钢柱的两端均设有连接孔143，所述连接孔143内螺接有将相邻两节加载钢柱连接的螺纹钢144，即通过所述螺纹钢144和连接孔143的螺纹连接实现相邻两节加载钢柱之间的可拆卸连接，所述可拆分式加载钢柱14的第一节加载钢柱141前端设有便于液压千斤顶活塞杆插接的圆槽145，即通过该圆槽145实现与液压千斤顶13的连接。

作为具体实施例，请参考图2所示，所述可拆分式加载钢柱14包括四节(A、B、C、D)长度均等的加载钢柱，而可拆分式加载钢柱的长短具体可根据装入的破碎体量的多少来选择，而本申请的发明人经过实验得出，根据浆液在破碎煤岩体中的渗透效果，本申请在使用过程中采用四节加载钢柱就能完全满足试验需要了。

作为具体实施例，请参考图4和图5所示，所述承载钢板21的内表面设有便于液压千斤顶13固定放置的圆形卡槽212，具体将液压千斤顶13的底座扣入承压钢板21预制的圆形卡槽212中，即可实现液压千斤顶13在承载钢板21内表面的固定放置。

作为具体实施例，所述可拆分闭合式密封钢桶包括两段(Ⅰ、Ⅱ)可拆分式钢桶24，且单段可拆分式钢桶24的长度与可拆分式加载钢柱14的长度相等；对应在所述步骤S2中采用分节分段方式来装入破碎煤岩体：先将一段可拆分式钢桶分3～4次来装填、压密破碎煤岩体，装好该段可拆分式钢桶后，在该段可拆分式钢桶的后端固定连接面放置密封胶圈(图中未示)，通过在前后端固定连面周围设置的多个螺栓孔242内穿设螺栓螺帽27来固定连接另一段可拆分式钢桶，即两段可拆分式钢桶24的前后端固定连接面通过螺栓螺帽27固定连接，然后再将另一段可拆分式钢桶分3～4次来装填、压密破碎煤岩体。本实施例中将单段可拆分式钢桶24的长度设置成与可拆分式加载钢柱14的长度相等，由此非常便于对每段可拆分式钢桶24内的破碎岩样进行分次或分节装填，即具体可将可拆分式加载钢柱14的段数设置成与单段可拆分式钢桶24的装填次数相同，并在每次装填完成后连接对应段数的加载钢柱来压密以保证密实效果，因而采用分节分段方式装入破碎煤岩体相比于将两段先连接好再装填破碎岩样，这样不仅能保证破碎岩样的密实效果，而且还能提升破碎岩样的装载效率，进而能很好地满足破碎煤岩体加载注浆的试验需要。同时本领域的技术人员应当理解，当所述可拆分闭合式密封钢桶只包括一段可拆分式钢桶24时，则前述的第一段可拆分式钢桶和最后一段可拆分式钢桶指的是同一段可拆分式钢桶24。

作为具体实施例，两段组装好的可拆分式钢桶24的接口相互垂直连接组合，由此可以避免在强受力条件下的钢桶搓动(两半组合钢桶之间的受力搓动)，从而保证密封承载注浆实验条件。

作为具体实施例，请参考图1所示，每段所述可拆分式钢桶24的桶身上间隔套接有两个高压管箍26，由此可以更好保证两个半圆法兰钢桶241紧密结合成为完整的钢桶。

作为具体实施例，所述承载钢板21和钢环扣22的表面周围均匀预设有六个螺纹钢穿插孔，所述可拆分式钢桶24的前端固定连接面和后端固定连接面以及尾部承压钢板25的表面周围设有与螺纹钢穿插孔对应的六个螺栓孔242，由此通过螺栓螺帽27可将承载钢板21与钢环扣22、钢环扣22与可拆分式钢桶24前端固定连接面、可拆分式钢桶24后端固定连接面与尾部承压钢板25实现稳固连接。

作为具体实施例，所述最后一段可拆分式钢桶24的后端固定连接面与尾部承压钢板25表面中间垫设的密封圈位于尾部承压钢板25的注浆孔251和螺栓孔242之间，由此可以更好防止注浆时漏浆。

具体利用本试验方法结合其采用的试验装置可完成以下实验室模拟试验：

1、不同粒径或级配岩体注浆模拟研究：在设定的加载应力以及注浆压力情况下，通过改变装填岩样的粒径大小或级配进行对比试验，分析破碎岩体粒径对化学浆液注浆扩散以及固结效果的影响情况。

2、不同加载应力大小对破碎岩体注浆效果影响模拟研究：选用特定粒径破碎煤岩样在一定的注浆压力条件下，通过改变对岩样的加载压力，例如设定加载压力梯度为5MPa、10MPa、15MPa、20MPa、25MPa以及30MPa，注浆压力恒定为5MPa分别进行试验，对比试验结果研究加载应力对破碎煤岩体注浆效果的影响。

3、不同注浆压力对破碎岩体注浆效果影响模拟研究：对特定粒径破碎煤岩样，在一定加载应力条件下，改变注浆压力进行进行多次模拟试验，例如设定加载压力为10MPa，注浆压力梯度为1MPa、3MPa、5MPa以及7MPa分别进行试验，对比试验结果研究分析注浆压力对化学浆液在破碎岩体中的扩散及固结效果的影响。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法，其特征在于，在该方法中采用了一种新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验装置，所述新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验装置包括破碎煤岩体加载系统、承载密封系统和便携式单/双液注浆系统；其中，

所述破碎煤岩体加载系统包括手动式液压泵、高压油管、液压千斤顶和可拆分式加载钢柱，所述手动式液压泵通过高压油管与液压千斤顶连接，所述可拆分式加载钢柱包括多节加载钢柱，相邻两节加载钢柱之间可拆卸连接，所述可拆分式加载钢柱的第一节加载钢柱与液压千斤顶的活塞杆固定连接；

所述承载密封系统包括加压承载钢架组、可拆分闭合式密封钢桶和尾部承压钢板，所述加压承载钢架组包括承载钢板、钢环扣和多根螺纹钢条，所述承载钢板和钢环扣的表面周围预设有多个螺纹钢穿插孔，所述可拆分闭合式密封钢桶包括两段固定连接的可拆分式钢桶，且单段可拆分式钢桶的长度与可拆分式加载钢柱的长度相等，所述可拆分式钢桶由两个完全相同的半圆法兰钢桶密封组合构成，所述两个完全相同的半圆法兰钢桶连接处为Z字型结构，所述可拆分式钢桶的前端固定连接面和后端固定连接面周围均设有多个螺栓孔，所述尾部承压钢板的中间设有注浆孔且表面周围设有多个螺栓孔；

所述便携式单/双液注浆系统包括中空注浆钢管、高压注浆管、双液混合接口和便携式单/双液注浆泵，所述中空注浆钢管的一端通过高压注浆管经双液混合接口与便携式单/双液注浆泵连接；

该方法包括如下步骤：

S1、在两个半圆法兰钢桶内部涂抹黄油，在Z字型结构接口处放置高压密封胶条后相扣组装成单段可拆分式钢桶，再在两个半圆法兰钢桶身上套接高压管箍进行固定，接着在组装好的两段可拆分式钢桶的螺栓孔内穿设螺栓螺帽连接组合，在最后一段可拆分式钢桶的后端固定连接面垫设密封圈，再在尾部承压钢板和最后一段可拆分式钢桶的螺栓孔内穿设螺栓螺帽连接固定；

S2、将提前筛分好的预定粒径破碎煤岩体采用分段分次方式装入可拆分式钢桶中：先将一段可拆分式钢桶分3～4次来装填、压密破碎煤岩体，装好该段可拆分式钢桶后，在该段可拆分式钢桶的后端固定连接面放置密封胶圈，通过在前后端固定连面周围设置的多个螺栓孔内穿设螺栓螺帽来固定连接另一段可拆分式钢桶，然后再将另一段可拆分式钢桶分3～4次来装填、压密破碎煤岩体，并在每次装填后连接对应段数的加载钢柱来进行压密，以保证密实效果且在加压时内部受压均匀；

S3、装填完毕后，将钢环扣与承载钢板相对配置对齐孔位安放，安装液压千斤顶和可拆分式加载钢柱，让液压千斤顶固定放置在承载钢板的内表面上，并让可拆分式加载钢柱的最后一节加载钢柱插入钢环扣中间预设的穿插孔内，所述可拆分式加载钢柱在液压千斤顶的作用下可穿过钢环扣中间预设穿插孔进入可拆分闭合式密封钢桶内部中空并向其底部移动，接着将多根螺纹钢条穿插在承载钢板和钢环扣表面周围预设的多个螺纹钢穿插孔中组装，最后将加压承载钢架组与可拆分闭合式密封钢桶组合，让第一段可拆分式钢桶的前端固定连接面与钢环扣的外表面紧密接触；

S4、将所述中空注浆钢管的另一端连接至尾部承压钢板的注浆孔中固定；

S5、通过加载系统加压至设定压力，加载压力可根据试验要求在0～30MPa随意设置，恒压10min后即表示加载压力稳定；

S6、加载压力稳定后通过注浆系统向钢桶内的承载煤岩体注化学浆液，注浆压力同样可根据试验要求在0～15MPa进行调节，当注浆压力稳定、压力不再下降或注浆时间超过10min，则实验结束。

2.根据权利要求1所述的新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法，其特征在于，每节所述加载钢柱的两端均设有连接孔，所述连接孔内螺接有将相邻两节加载钢柱连接的螺纹钢，所述可拆分式加载钢柱的第一节加载钢柱前端设有便于液压千斤顶活塞杆插接的圆槽。

3.根据权利要求1所述的新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法，其特征在于，所述可拆分式加载钢柱包括四节长度均等的加载钢柱。

4.根据权利要求1所述的新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法，其特征在于，所述承载钢板的内表面设有便于液压千斤顶固定放置的圆形卡槽。

5.根据权利要求1所述的新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法，其特征在于，固定连接组装好的两段可拆分式钢桶的接口相互垂直连接组合。

6.根据权利要求1所述的新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法，其特征在于，每段所述可拆分式钢桶的桶身上间隔套接有两个高压管箍。

7.根据权利要求1所述的新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法，其特征在于，所述承载钢板和钢环扣的表面周围均匀预设有六个螺纹钢穿插孔，所述可拆分式钢桶的前端固定连接面和后端固定连接面以及尾部承压钢板的表面周围设有与螺纹钢穿插孔对应的六个螺栓孔。

8.根据权利要求1所述的新型破碎煤岩体可变载加压注浆试验方法，其特征在于，所述最后一段可拆分式钢桶的后端固定连接面与尾部承压钢板表面中间垫设的密封圈位于尾部承压钢板的注浆孔和螺栓孔之间。

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