CN208270127U - 一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统，包括电脑和数据采集仪，所述电脑的一侧电性连接有数据采集仪，所述数据采集仪的一侧无线连接有注浆模具，所述注浆模具与数据采集仪之间信号通过无线传输单元进行传递，所述注浆模具的外部设置有应力测试单元，所述注浆模具的一侧连接有注浆泵，且注浆模具与注浆泵的连接中间位置处设置有压力表，利用高强度钢制成注浆模具，通过在模具内壁贴合径向应变片以及轴向应变片，通过无线传输方式监测带压浆液的膨胀应力。从而可以研究不同注浆压力下，膨胀材料的膨胀应力，从而对井下带压注浆封孔起到指导作用，使设备可以适用于不同的检测环境。

Description

一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统

技术领域

本实用新型属于相关膨胀材料应力测试的研究技术领域，具体涉及一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统。

背景技术

瓦斯不仅是一种有害气体，更是一种清洁能源。在进行瓦斯治理中，瓦斯抽采是一种有效可行的方法，在治理瓦斯事故的同时，可以有效地利用这一清洁能源。瓦斯抽采主要分为地面抽采和井下抽采，当前井下抽采占总瓦斯抽采量的一半以上，井下抽采依然占据重要地位。在井下抽采中，封孔效果对瓦斯抽采质量产生重要影响，其中封孔材料的力学性能是衡量其封孔效果的一个重要指标。为了对裂隙进行有效的封堵，在封孔浆液中往往加入膨胀剂，通过材料产生的膨胀应力对钻孔进行挤压以达到封堵裂隙的目的。膨胀应力是一个重要参数，它对后期钻孔的挤压产生重要影响，从而影响封孔的质量。

在膨胀应力测试方面，众多学者也进行了深入分析。专利（ZL201610108913.4）公布了一种双向膨胀应力测量试验仪，可以实现轴向和径向膨胀应力的同时监测。专利（ZL201710538031.6）公布了一种基于全应变的膨胀应力测试装置及方法，利用LED光照监测液面变化来反演材料总体膨胀应力，通过液面变化来推算钢管的总体形变情况。专利（ZL201710747353.1）公布了一种应力测量装置及测量方法，利用约束装置对样品模具和压力传感器实现一维方向上的限位，达到检测膨胀剂粉末压实体膨胀应力的目的。专利（ZL201720378268.8）公布了一种岩体膨胀应力测试仪，利用注水装置对试样进行加水润湿使其膨胀，通过形变测试装置对膨胀应力进行测试。

通过对以上专利进行分析发现，测试膨胀应力的方式有两类，一是通过注水的方式使材料发生膨胀；二是将膨胀材料放入装置内（如钢管）。这两种方式的主要特点在于材料前期处于不受压状态，膨胀应力的大小仅受自身膨胀性能的影响。而煤矿井下钻孔注浆的浆液本省具有一定压力，浆液产生的膨胀应力不仅与自身膨胀性能的大小有关，还与注浆压力有关。而以往的装置没有类似的功能，有鉴于此，本发明人为此研制出一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统，有效的解决了上述问题，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统，以解决上述背景技术中提出的煤矿井下钻孔注浆的浆液本省具有一定压力，浆液产生的膨胀应力不仅与自身膨胀性能的大小有关，还与注浆压力有关。而以往的装置没有类似的功能的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统，包括电脑和数据采集仪，所述电脑的一侧电性连接有数据采集仪，所述数据采集仪的一侧无线连接有注浆模具，所述注浆模具与数据采集仪之间信号通过无线传输单元进行传递，所述注浆模具的外部设置有应力测试单元，所述注浆模具的一侧连接有注浆泵，所述注浆模具与注浆泵通过进浆管进行连接，且注浆模具与注浆泵的连接中间位置处设置有压力表，所述压力表的一侧设置有热量计，所述热量计的一侧设置有进浆管阀门，所述注浆泵的一侧连接有储浆罐，所述储浆罐的另一侧连接有回浆管阀门，所述储浆罐和回浆管阀门通过回浆管进行连接。

优选的，所述应力测试单元包括径向应变片和轴向应变片，所述径向应变片分布在注浆模具的外部两侧，所述轴向应变片分布在注浆模具内部的底端。

优选的，所述注浆模具的顶端中心位置处设置有回浆口，且注浆模具的底端中心与回浆口对应的位置处设置有进浆口。

优选的，所述电脑的型号为E5-572G-528R。

优选的，所述回浆管为一种中空圆柱状管路，且回浆管为柔性材质可以进行弯曲。

优选的，所述注浆模具为圆柱状结构。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统，具备以下有益效果：

利用高强度钢制成注浆模具，通过在模具内壁贴合径向应变片以及轴向应变片，通过无线传输方式监测带压浆液的膨胀应力。从而可以研究不同注浆压力下，膨胀材料的膨胀应力，从而对井下带压注浆封孔起到指导作用，可以充分解决煤矿井下钻孔注浆的浆液本省具有一定压力，浆液产生的膨胀应力不仅与自身膨胀性能的大小有关，还与注浆压力有关而以往的装置没有类似的功能的问题，使其可以适用于不同的检测环境。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：

图1为本实用新型提出的一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统结构示意图；

图2为本实用新型提出的应力测试单元应变片布置示意图；

图中：1、电脑；2、数据采集仪；3、无线传输单元；4、应力测试单元；41、径向应变片；42、轴向应变片；5、注浆模具；51、进浆口；52、回浆口；6、进浆管；7、压力表；8、热量计；9、进浆管阀门；10、注浆泵；11、储浆罐；12、回浆管；13、回浆管阀门；14、加热单元。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；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实用新型中的具体含义。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统，包括电脑1和数据采集仪2，电脑1的一侧电性连接有数据采集仪2，数据采集仪2的一侧无线连接有注浆模具5，注浆模具5与数据采集仪2之间信号通过无线传输单元3进行传递，注浆模具5的外部设置有应力测试单元4，注浆模具5的一侧连接有注浆泵10，注浆模具5与注浆泵10通过进浆管6进行连接，且注浆模具5与注浆泵10的连接中间位置处设置有压力表7，压力表7的一侧设置有热量计8，热量计8的一侧设置有进浆管阀门9，注浆泵10的一侧连接有储浆罐11，储浆罐11的另一侧连接有回浆管阀门13，储浆罐11和回浆管阀门13通过回浆管12进行连接。

本实用新型中，优选的，应力测试单元4包括径向应变片41和轴向应变片42，径向应变片41分布在注浆模具5的外部两侧，轴向应变片42分布在注浆模具5内部的底端。

本实用新型中，优选的注浆模具5的顶端中心位置处设置有回浆口52，且注浆模具5的底端中心与回浆口52对应的位置处设置有进浆口51。

本实用新型中，优选的，电脑1的型号为E5-572G-528R。

本实用新型中，优选的，回浆管12为一种中空圆柱状管路，且回浆管12为柔性材质可以进行弯曲。

本实用新型中，优选的，注浆模具5为圆柱状结构。

本实用新型的工作原理及使用流程：本实用新型安装好过后，1、电脑；2、数据采集仪；3、无线传输单元；4、应力测试单元；41、径向应变片；42、轴向应变片；5、注浆模具；51、进浆口；52、回浆口；6、进浆管；7、压力表；8、热量计；9、进浆管阀门；10、注浆泵；11、储浆罐；12、回浆管；13、回浆管阀门；14、加热单元。

（1）连接、调试设备：将进浆管6与注浆模具5的进浆口51相连，回浆管12分别与注浆模具5的回浆口52、储浆罐11相连，将注浆泵10与储浆罐11相连；调试数据采集系统及电脑1；将应变片粘贴在储浆罐11内壁，并贴好薄膜。

（2）检查装置的气密性：关闭回浆管阀门13，将进浆管6与真空泵相连，对注浆模具5进行抽真空，当真空度达到0.09MPa时，关闭进浆管阀门9，6h后如果真空度没有变化，说明气密性良好；如果示数发生较大变化，需要检查装置的气密性。

（3）注浆：在储浆罐11内把浆液配置好；将注浆管与真空泵分离，与注浆泵10相连；设定注浆压力，启动注浆泵10，控制注浆流量，以免浆液对内壁的应变片产生冲击；当浆液从回浆管12内回流储浆罐11时，关闭回浆管阀门13；当注浆压力达到设定压力时，关闭进浆阀门。

（4）数据监测：在气动注浆泵之前，打开无线传输单元3、数据处理仪以及电脑1，接收、记录应变上的应力数据；注浆结束后，在对数据进行连续监测，直至应力数据不在发生变化为止。

（5）整理仪器设备：对仪器设备进行整理、拆卸，清洗注浆模具、注浆泵、储浆罐、注浆管、回浆管，并将应变片回收利用。

采用上述方案后，本实用新型利用高强度钢制成注浆模具，通过在模具内壁贴合径向应变片以及轴向应变片，通过无线传输方式监测带压浆液的膨胀应力。从而可以研究不同注浆压力下，膨胀材料的膨胀应力，从而对井下带压注浆封孔起到指导作用。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统，包括电脑（1）和数据采集仪（2），其特征在于：所述电脑（1）的一侧电性连接有数据采集仪（2），所述数据采集仪（2）的一侧无线连接有注浆模具（5），所述注浆模具（5）与数据采集仪（2）之间信号通过无线传输单元（3）进行传递，所述注浆模具（5）的外部设置有应力测试单元（4），所述注浆模具（5）的一侧连接有注浆泵（10），所述注浆模具（5）与注浆泵（10）通过进浆管（6）进行连接，且注浆模具（5）与注浆泵（10）的连接中间位置处设置有压力表（7），所述压力表（7）的一侧设置有热量计（8），所述热量计（8）的一侧设置有进浆管阀门（9），所述注浆泵（10）的一侧连接有储浆罐（11），所述储浆罐（11）的另一侧连接有回浆管阀门（13），所述储浆罐（11）和回浆管阀门（13）通过回浆管（12）进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统，其特征在于：所述应力测试单元（4）包括径向应变片（41）和轴向应变片（42），所述径向应变片（41）分布在注浆模具（5）的外部两侧，所述轴向应变片（42）分布在注浆模具（5）内部的底端。

3.根据权利要求1所述的一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统，其特征在于：所述注浆模具（5）的顶端中心位置处设置有回浆口（52），且注浆模具（5）的底端中心与回浆口（52）对应的位置处设置有进浆口（51）。

4.根据权利要求1所述的一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统，其特征在于：所述电脑（1）的型号为E5-572G-528R。

5.根据权利要求1所述的一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统，其特征在于：所述回浆管（12）为一种中空圆柱状管路，且回浆管（12）为柔性材质可以进行弯曲。

6.根据权利要求1所述的一种受限空间内带压膨胀材料应力测试系统，其特征在于：所述注浆模具（5）为圆柱状结构。