CN210322666U - 一种注浆浆液析水实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种注浆浆液析水实验装置，包括外筒，外筒支撑台，所述外筒支撑台的上端与所述外筒的底部活动连接；支撑结构，所述支撑结构的下端与所述外筒的底部内侧螺栓连接，过滤筒体结构，所述过滤筒体结构的底部与所述支撑结构的上端相连；加压结构，所述加压结构的下端与所述过滤筒体结构的内壁滑动连接；收集设备与所述外筒的底部拆卸式连接且相连通。本实用新型涉及的注浆浆液析水实验装置结构简洁，制作和安装方便；注浆压力和浆液配比可根据含水层的空隙特征及其可注性进行调整；可以根据实际注浆工程需要，进行水泥单液浆和水泥粉煤灰双液浆的析水实验。

Description

一种注浆浆液析水实验装置

技术领域

本实用新型涉及矿业工程领域，更具体涉及注浆浆液析水实验装置。

背景技术

在华北煤田石炭-二叠纪煤系地层底板以下赋存一套碳酸盐岩含水层，由石炭纪太原组灰岩(简称“太灰”)和奥陶纪灰岩(简称“奥灰”)组成，太灰与奥灰统称为“底板灰岩”，如图1所示。该底板灰岩富水性强，水压高，一旦突出，来势凶猛，突水量大，可在很短的时间内造成淹井甚至人员伤亡事故。

从统计资料看，华北煤田95％以上的特大型淹井事故均因底板灰岩水突水所致。如河北开滦范各庄矿1984年的“6.2”底板灰岩水淹井事故，最大突水量123180m³/h，死亡11人；安徽皖北任楼矿1996年的“3.4”底板灰岩水淹井事故，最大突水量34571m³/h；安徽淮北桃园矿2013年的“2.3”底板灰岩水淹井事故，最大突水量29000m³/h，1人遇难。一次淹井事故对于煤矿来说，可谓“灭顶之灾”，单从经济损失上讲，通常是以数亿元甚至数十亿元计。因此，底板灰岩水水害防治一直是华北煤田煤矿防治水的重点。

由图8可以看出，华北煤田石炭纪太灰(C_3t灰)地层平均厚度120m±，由12-13层薄层灰岩及灰岩层之间的砂泥岩夹层所组成，其上部的三灰(L₃) 和四灰(L₄)厚度较大，岩溶、裂隙较发育，偶见溶洞，富水性较强，对煤系下组煤(10#煤层)安全开采构成严重威胁；太灰下部为奥灰，厚度大于500m，其浅部的马家沟组(O_2m)溶洞、裂隙极其发育，甚至发育岩溶陷落柱，且补给源充分，可谓是华北煤田煤系地层下伏的“汪洋大海”，对10#煤层安全开采构成的威胁最为严重。

目前，华北煤田对于底板灰岩水的防治，主要是利用地面定向钻技术，对太原组三灰(简写为“L₃灰”)进行高压注浆加固，既可以增加煤层底板隔水层的厚度及抵抗底板灰岩高水压的能力，也可以封堵穿过L₃灰的导水通道 (如导水断层、岩溶陷落柱等)，技术经济效益最佳。

然而，从华北煤田煤矿注浆实践看，对一个工作面(走向长200m、倾斜宽100m)底板L₃灰进行注浆，注水泥浆量多者达40万吨以上(如淮北矿区桃园煤矿)。水泥浆比重为1.2t/m³,水灰比为3:1，那么40万吨水泥浆的配水量高达30万m³。那么，带来的问题是：

(1)浆液结石后，会有多少析出水进入底板灰岩含水层？底板灰岩富水性本来就很强，如果有大量浆液析出水的“人为补给”，势必导致底板灰岩含水层的富水性增强，这是煤矿十分关注的问题；

(2)向底板灰岩含水层(L₃灰)中注浆，需要压力(称“注浆压力”)。从加固岩层及封堵导水通道的效果看，注浆压力越大越好。但注浆压力过大，会不会导致浆液析水率增大？浆液析水率与注浆压力之间的关系，也是煤矿十分关注的技术问题；

(3)此外，由于地质构造的影响，不同部位的岩层，其空隙特征不同，注浆时所采用的浆液稠度和注浆压力不同。如果岩层中空隙大，可注性强，则采用较稠的浆液、较低的注浆压力；相反，若岩层空隙细小，可注性差，则采用较稀的浆液、较高的注浆压力。浆液稠度一般用比重来衡量，而浆液比重与水灰比有关，可按式(1)换算。华北煤田(如安徽淮南和淮北矿区的煤矿)，一般采用的浆液比重为1.2-1.7t/m³，那么水灰比则为3:1-0.6:1。不同水灰比的浆液析水率规律、不同水灰比的浆液在不同注浆压力下的析水率变化规律，更是煤矿关注的重要技术问题；

式中：γ—浆液的比重(t/m³)；ρ—水泥的比重(约3.0t/m³)；K—水灰比。

以上技术问题，在现场很难解决，只有通过方便制作、组装的装置进行多次实验，才能获得相关技术参数，从而解决上述问题。而针对实验方法，且安全生产角度出发，需要一种方便制作、组装的实验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供注浆浆液析水实验装置，以解决上述背景技术中需要一种方便制作、组装的实验装置的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种注浆浆液析水实验装置，包括：

外筒，

用于支撑所述外筒的外筒支撑台，所述外筒支撑台的上端与所述外筒的底部活动连接；

支撑结构，所述支撑结构的下端与所述外筒的底部内侧螺栓连接，

过滤筒体结构，所述过滤筒体结构的底部与所述支撑结构的上端相连，

内筒底滤板，所述内筒底滤板设置于所述过滤筒体结构的底部；

加压结构，所述加压结构的下端与所述过滤筒体结构的内部上方滑动连接，所述加压结构沿着所述过滤筒体结构的内壁上下滑动；

收集设备，所述收集设备与所述外筒的底部拆卸式连接且相连通。

外筒、外筒支撑台、过滤筒体结构、支撑结构、内筒底滤板、加压结构及收集设备等组合，安装方便，同时进行不同压力测试。

作为本实用新型进一步的方案：所述过滤筒体结构包括托盘插销孔、内筒支柱插孔及内筒，所述内筒为顶部、底部开放的圆筒体结构，横截面为圆形，所述内筒材料为钢材料制成，优选为不锈钢，所述内筒的周侧上方沿着水平方向固定设置有横板，以便于手提；所述内筒的周侧还设置有第一滤水孔，所述第一滤水孔的直径为0.1-0.2mm，目数为90-110目，所述内筒周侧上方设置有托盘插销孔，所述内筒的底部圆周处设置有与支撑结构相配合的内筒支柱插孔，所述内筒支柱插孔数量为四个，均匀布置于内筒的底部远离圆心处，所述内筒支柱插孔的深度为N cm，N优选为2cm，所述内筒通过内筒支柱插孔与支撑结构拆卸式连接；

内筒材料为钢材料制成，优选为不锈钢，延长使用寿命，且过滤筒体的结构简单，能够更好的与支撑结构等相配合。

作为本实用新型进一步的方案：所述外筒采用钢材料制成，优选为不锈钢，同时所述外筒为顶部开放的圆筒体，横截面为圆形，所述外筒的底部内侧开设有四个第一螺纹圆孔，所述外筒通过第一螺纹圆孔与支撑结构相连；

外筒采用钢材料制成，能够延长装置的使用寿命，且外筒通过第一螺纹圆孔与支撑结构相连，拆卸方便；

所述支撑结构包括滤板托、内筒支柱及第一螺纹，所述内筒支柱的直径与内筒支柱插孔相同，从而实现相配合插入内筒支柱插孔内部，所述内筒支柱上还焊接有滤板托，内筒支柱上部焊接滤板托，所述内筒支柱于焊接处上方的横向长度比内筒底滤板厚度长Ncm，所述内筒支柱远离内筒支柱插孔的一端设置有第一螺纹，内筒支柱通过第一螺纹与过滤筒体结构的底部内表面拆卸式相连；

支撑结构的支撑能力应大于过滤筒体结构、过滤筒体结构内部设置的试样等总重量以及所加压力之和，从而能够保证实验正常的进行。

作为本实用新型进一步的方案：所述内筒底滤板为带第二滤水孔的圆形钢板，所述内筒底滤板的直径与过滤筒体结构的外径相同，且所述内筒底滤板厚度设计以大于上面内筒、试样、内筒密封件、传压盘等部件总重量以及所加压力之和为依据，即所述内筒底滤板能够承受的压力大于内筒、试样、内筒密封件、传压盘等部件总重量以及所加压力之和；此外为了具有良好的过滤效果，所述第二滤水孔的直径为0.1-0.2mm，目数为90-110目；为了与过滤筒体结构、支撑结构相配合连接，所述内筒底滤板上设置有四个与内筒支柱插孔相配合的通透圆孔，所述通透圆孔的直径与支撑结构的直径相同；

将外筒架于外筒支撑台上，接着将支撑结构拧至外筒底内侧开设有的第一螺纹圆孔上；然后通过通透圆孔使内筒底滤板安装于支撑结构上，使内筒底滤板架于滤板托上，因为内筒支柱于焊接处上方的长度比内筒底滤板厚度长Ncm，内筒支柱插孔的深度优选为2cm，所以支撑结构的上方穿过内筒底滤板，最后通过内筒支柱插孔与内筒支柱的上端相配合，使内筒安装于内筒底滤板上，安装简单可靠，方便运输，从而能够适应不同的实验场所。

作为本实用新型进一步的方案：所述外筒的周侧上方左右对称开设有方形通孔，所述方形通孔用于容纳固定横挡水平穿过，固定横挡的横向长度大于外筒的外径长度，同时所述固定横挡的中间开设有带第二螺纹圆孔，为了更好地固定固定横挡，于所述固定横挡的两端开设有通孔；

通孔与插销相配合，从而实现将固定横挡固定。

作为本实用新型进一步的方案：所述加压结构包括加压螺栓、测压装置、传压盘及内筒密封件，所述加压螺栓直径与第二螺纹圆孔相同，所述加压螺栓上设置有与第二螺纹圆孔相配合的第二螺纹，通过旋拧加压螺栓，实现对试样加压；所述加压螺栓的下端还设置有用于显示所加压力的测压装置，所述测压装置优选为压力表，为了使旋拧加压螺栓所产生的压力均匀地传递给内筒密封件，进而使内筒密封件下面的浆液面上所受压力大致均等，在所述测压装置的下端直立放置有传压盘，且所述测压装置放置于传压盘的中间位置，所述传压盘为钢质圆盘，所述传压盘的直径比内筒密封件的直径小1/3，厚度与内筒密封件相同，所述传压盘的下端设置有内筒密封件，所述内筒密封件为钢质圆盘，所述内筒密封件的顶部左右对称焊接有第一提手，所述内筒密封件的直径与过滤筒体结构的内径一致；

所述内筒密封件厚度设计以大于加压螺栓、测压装置及传压盘等部件重量及所加压力之和为依据，通过加压结构施加不同的压力，从而方便实现对析水率规律的测试。

作为本实用新型进一步的方案：所述外筒的周侧上方向外焊接有用于支撑外筒盖板的外筒盖板托，外筒盖板托的作用是支撑外筒盖板，所述外筒盖板为圆环状，所述外筒盖板的顶部左右对称焊接第二提手，所述外筒盖板的外径与外筒的内径相同，所述外筒盖板的内径与过滤筒体结构的外径一致，从而实现密封的作用，所述收集设备包括出水管、出水阀及盛水桶，所述出水管的一端与外筒的周侧下方相连通，同时所述出水管的一端与外筒拆卸式连接，所述出水管的另一端与盛水桶相连通，所述出水管上还设置有用于控制出水的出水阀，在不使用的时候拆卸方便；

外筒盖板托与外筒盖板相配合，保证外筒、过滤筒体结构之间无空气进入，确保浆液析出水不蒸发流失。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、装置结构简洁，制作、拆卸和安装简单，方便运输到不同场合，能够适应多种环境，适用范围广；

2、注浆压力和浆液配比可根据含水层的空隙特征及其可注性进行调整；

3、可以根据实际注浆工程需要，进行水泥单液浆和水泥粉煤灰双液浆的析水实验；

4、可根据实际注浆工程需要，开展小型、中型或大型的注浆浆液析水实验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例。

图1为本实用新型实施例1中注浆浆液析水实验装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1中内筒底与内筒支柱的倒立连接示意图；

图3为本实用新型实施例1中外筒底立体图；

图4为本实用新型实施例1中外筒与固定横挡的配合连接示意图；

图5为本实用新型实施例1中固定横挡的立体示意图；

图6为本实用新型实施例3中的正交实验设计一览表；

图7为本实用新型中实施例1中固定横挡与过滤筒体结构的连接立体示意图。

图8为煤矿的煤层底板岩层柱状图。

图中：1-外筒，2-外筒支撑台，3-过滤筒体结构，31-托盘插销孔，32- 内筒支柱插孔，33-内筒，4-支撑结构，41-滤板托，42-内筒支柱，43-第一螺纹，5-内筒底滤板，6-固定横挡，7-加压结构，71-加压螺栓，72-测压装置，73-传压盘，74-内筒密封件，8-插销，9-外筒盖板，10-外筒盖板托，11- 收集设备，1101-出水管，1102-出水阀，1103-盛水桶，12-第二螺纹圆孔， 13-第一提手。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1-7，本实施例中，一种注浆浆液析水实验装置，包括：外筒1、外筒支撑台2、过滤筒体结构3、支撑结构4、内筒底滤板5、加压结构7及11，所述外筒1的底部与外筒支撑台2的上端拆卸式相连，外筒支撑台2起到支撑外筒1的作用，所述外筒1右侧下方与用于存储废水的收集设备11相连通，同时所述外筒1的底部内侧与支撑结构4的下端螺栓连接，所述支撑结构4 的上端与用于存储试样的过滤筒体结构3的底部相连，从而起到支持过滤筒体结构3的作用，所述过滤筒体结构3的底部还设置有用于过滤的内筒底滤板5，所述过滤筒体结构3的内部上方与加压结构7的下端滑动连接，所述加压结构7可沿着过滤筒体结构3的内壁上下滑动。

其中，所述试样包括L₃灰岩块及浆液试样等，通过加压结构7对过滤筒体结构3内部试样施加压力，试样受到压力的作用，浆液中的水分下落并流至收集设备11内部，从而实现对不同时段的析水率进行测定。

为了延长使用寿命，所述外筒1采用钢材料制成，优选为不锈钢，同时所述外筒1为顶部开放的圆筒体，横截面为圆形，所述外筒1的底部内侧均匀开设有四个第一螺纹圆孔(图中未标出)，所述外筒1通过第一螺纹圆孔与支撑结构4相连。

进一步的，如图2，本实施例中，所述过滤筒体结构3包括托盘插销孔 31、内筒支柱插孔32及内筒33，所述内筒33为顶部、底部开放的圆筒体结构，横截面为圆形，所述内筒33材料为钢材料制成，优选为不锈钢，延长使用寿命，所述内筒33的周侧上方沿着水平方向固定设置有横板，以便于手提；所述内筒33的周侧还设置有第一滤水孔，所述第一滤水孔的直径为 0.1-0.2mm，目数为90-110目，所述内筒33周侧上方设置有托盘插销孔31，所述内筒33的底部圆周处设置有与支撑结构4相配合的内筒支柱插孔32，所述内筒支柱插孔32数量为四个，均匀布置于内筒33的底部远离圆心处，所述内筒支柱插孔32的深度为N cm，本实施例中N优选为2cm，所述内筒33通过内筒支柱插孔32与支撑结构4拆卸式连接。

所述支撑结构4包括滤板托41、内筒支柱42及第一螺纹43，所述内筒支柱42的直径与内筒支柱插孔32相同，从而实现相配合插入内筒支柱插孔 32内部，所述内筒支柱42上还焊接有滤板托41，内筒支柱上部焊接滤板托 41，所述内筒支柱42于焊接处上方的长度比内筒底滤板5厚度长N cm，所述内筒支柱42远离内筒支柱插孔32的一端设置有第一螺纹43，内筒支柱42通过第一螺纹43与过滤筒体结构3的底部内表面拆卸式相连，同时，所述支撑结构4的支撑能力应大于过滤筒体结构3、过滤筒体结构3内部设置的试样等总重量以及所加压力之和。

本实施例中，所述内筒底滤板5的直径等于过滤筒体结构3的外径，所述内筒底滤板5为带第二滤水孔的圆形钢板，所述内筒底滤板5的直径与过滤筒体结构3的外径相同，且所述内筒底滤板5厚度设计以大于上面内筒33、试样、内筒密封件74、传压盘73等部件总重量以及所加压力之和为依据，即所述内筒底滤板5能够承受的压力大于内筒33、试样、内筒密封件74、传压盘73等部件总重量以及所加压力之和；此外为了具有良好的过滤效果，所述第二滤水孔的直径为0.1-0.2mm，目数为90-110目；为了与过滤筒体结构3、支撑结构4相配合连接，所述内筒底滤板5上设置有四个与内筒支柱插孔32 相配合的通透圆孔，所述通透圆孔的直径与支撑结构4的直径相同。

将外筒1架于外筒支撑台2上，接着将支撑结构4拧至外筒1底内侧开设有的第一螺纹圆孔上；然后通过通透圆孔使内筒底滤板5安装于支撑结构4 上，使内筒底滤板5架于滤板托上，因为内筒支柱42于焊接处上方的长度比内筒底滤板5厚度长N cm，内筒支柱插孔32的深度N优选为2cm，所以支撑结构4的上方穿过内筒底滤板5，最后通过内筒支柱插孔32与内筒支柱42的上端相配合，使内筒33安装于内筒底滤板5上，安装简单可靠，方便运输，从而能够适应不同的实验场所。

进一步的，所述外筒1的周侧上方左右对称开设有方形通孔，所述方形通孔用于容纳固定横挡6水平穿过，固定横挡6的横向长度大于外筒1的外径长度，同时所述固定横挡6的中间开设有带第二螺纹圆孔12，为了更好地固定固定横挡6，于所述固定横挡6的两端开设有通孔，所述通孔与插销8相配合，从而实现将固定横挡6固定。

本实施例中，所述加压结构7包括加压螺栓71、测压装置72、传压盘73 及内筒密封件74，所述加压螺栓71直径与第二螺纹圆孔12相同，所述加压螺栓71上设置有与第二螺纹圆孔12相配合的第二螺纹，通过旋拧加压螺栓 71，实现对试样加压；所述加压螺栓71的下端还设置有用于显示所加压力的测压装置72，所述测压装置72优选为压力表，为了使旋拧加压螺栓71所产生的压力均匀地传递给内筒密封件74，进而使内筒密封件74下面的浆液面上所受压力大致均等，在所述测压装置72的下端直立放置有传压盘73，且所述测压装置72放置于传压盘73的中间位置，所述传压盘73为钢质圆盘，所述传压盘73的直径比内筒密封件74的直径小1/3，厚度与内筒密封件74相同，所述传压盘73的下端设置有内筒密封件74，所述内筒密封件74为钢质圆盘，所述内筒密封件74的顶部作用对称焊接有第一提手13，所述内筒密封件74 的直径与过滤筒体结构3的内径一致，所述内筒密封件74厚度设计以大于加压螺栓71、测压装置72及传压盘73等部件重量及所加压力之和为依据。

为保证外筒1、过滤筒体结构3之间无空气进入，确保浆液析出水不蒸发流失；所述外筒1的周侧上方向外焊接有用于是支撑外筒盖板9的外筒盖板托10，外筒盖板托10的作用是支撑外筒盖板9，所述外筒盖板9为圆环状，所述外筒盖板9的顶部左右对称焊接第二提手，所述外筒盖板9的外径与外筒1的内径相同，所述外筒盖板9的内径与过滤筒体结构3的外径一致，从而实现密封的作用。

所述收集设备11包括出水管1101、出水阀1102及盛水桶1103，所述出水管1101的一端与外筒1的周侧下方相连通，同时所述出水管1101的一端与外筒1拆卸式连接，所述出水管1101的另一端与盛水桶1103相连通，所述出水管1101上还设置有用于控制出水的出水阀1102，在不使用的时候拆卸方便。

实施例2

一种注浆浆液析水实验装置的安装方法，步骤如下：

1)：将外筒1架于外筒支撑台2上，出水阀1102处于关闭状态；

2)：安装支撑结构4，即将四根支撑结构4的一端拧至外筒1底部内侧的四个第一螺纹圆孔上；

3)：安装内筒底部滤板5，即将内筒底部滤板5的四个通透圆孔与四根支撑结构4对齐，并穿插支撑结构4的另一端，使内筒底部滤板5架于滤板托 41上；

4)：安装过滤筒体结构3，即将四根支撑结构4与内筒33底部四个内筒支柱插孔32对齐后，并穿插进入四个内筒支柱插孔32中，使过滤筒体结构3 架于内筒底部滤板5之上；

5)：安装外筒盖板9，即将外筒盖板9上放置外筒盖板托10，并用密封材料于外筒盖板10与外筒1、过滤筒体结构3之间的接触带涂抹；

为确保密封性，涂抹次数为一遍以上，密封材料为石蜡；

6)：用水湿润过滤筒体结构3内壁，接着在过滤筒体结构3内壁铺设两层纱布，然后将L₃灰岩块样品置于内筒里，L₃灰岩块样品垒高约为内筒高度的2/3；

其中，纱布的作用一是阻止细小的浆液固体颗粒通过滤孔随水流出；二是便于实验结束后取出已结石的L₃灰岩块样品；

7)：按照设计水灰比配制浆液并称重G，单位为kg，再将浆液放进过滤筒体结构3，适当捣实，并使浆液液面离过滤筒体结构3上口的距离略大于内筒密封件74的厚度，然后盖上内筒密封件74，并用石蜡在内筒密封件74与内筒33之间的接触带涂抹一遍，剩余浆液再称重G’，单位为kg，于是装入过滤筒体结构3浆液量为△G＝G-G’，单位为kg；

8)：将传压盘73放于内筒密封件74的中央；然后安装固定横挡6的同时并插入插销8，确保固定横挡6安装稳定，接着将加压螺栓71从固定横挡 6中央的第二螺纹圆孔12中拧进，同时将测压装置72的下端直立放置于传压盘73的中间，最后旋拧加压螺栓71至测压装置72的上端，实现安装。

实施例3

一种浆液析水率变化规律实验方法，包括实施例1所述的浆液析水实验装置，步骤如下：

S1、利用不同含水层注浆的水灰比K与注浆压力P不同，设定水灰比K 可分x个级别、注浆压力P可分y个级别，进行L_x×y正交实验，计算总析水率；

总析水率的为：旋拧加压螺栓71至实验注浆压力，计时，隔一定时间段 t(以水泥浆完全结石所用时长为准)，打开出水阀1102，放水于盛水桶1103，通过盛水桶1103质量变化即可测定析水量Q(kg)，即可计算时间段t内总析水率(W)：

W＝(Q/△G)×100％，

需要说明的是，煤矿地面定向钻注浆，实际注浆压力较大，有时高达16Mpa 以上。制作本实验装置时，若要按照实际注浆压力进行实验，则装置各部件强度要足以承受本身重量以及实际注浆压力的垂向与侧向压力的总和，且加压方式要改装为液压；否则，仅进行相似实验，即按照一定的相似比(实验注浆压力与实际注浆压力之比)进行实验，如相似比为1:10进行实验，甚至更小的相似比进行实验。

正交实验的方法如下：

一个实际的注浆工程，通常要对不同岩层进行注浆。由于不同岩层的空隙特征不同，可注性不同，则所采用的浆液稠度(与水灰比K有关)和注浆压力P也有差异。因此考虑K、P两个因素进行正交实验。本实施例以我国华北煤田的注浆实践来阐述正交实验方法。

在华北煤田(如安徽淮南及淮北矿区)，底板灰岩注浆加固与封堵导水通道的防治水实践显示，水灰比多在3:1-0.6:1之间(相当于浆液比重为1.2-1.7t/m³)，注浆压力多数在10-16Mpa之间(少数在16Mpa以上)。图6为 L_5×4正交实验设计一览表，水灰比K可分5个级别、注浆压力P可分4个级别，进行L_5×4正交实验，实验装置各部件及试样安装等步骤与实施例2相同。

本实施例正交实验的具体步骤如下：

第一步：进行A₁B_Y(y＝1,2,3,4)实验，浆液按照水灰比3:1配置，分别在B₁、B₂、B₃、B₄注浆压力下进行析水实验，计算总析水率(W_1y，y＝1,2,3,4)；计算公式如下：

W_1y＝(Q/△G)×100％；

第二步：进行A₂B_Y(y＝1,2,3,4)实验，即按照水灰比2:1配置浆液，分别在B₁、B₂、B₃、B₄注浆压力下进行析水实验，计算总析水率(W_2y， y＝1,2,3,4)；计算公式如下：

W_2y＝(Q/△G)×100％；

第三步：A₃B_Y(y＝1,2,3,4)实验，即按照水灰比1.5:1配置浆液，分别在B₁、B₂、B₃、B₄注浆压力下进行析水实验，计算总析水率(W_3y，y＝1,2,3,4)；计算公式如下：

W_3y＝(Q/△G)×100％；

第四步：A₄B_Y(y＝1,2,3,4)实验，即按照水灰比1:1配置浆液，分别在B₁、B₂、B₃、B₄注浆压力下进行析水实验，计算总析水率(W_4y，y＝1,2,3,4)；计算公式如下：

W_4y＝(Q/△G)×100％；

第五步：A₅B_Y(y＝1,2,3,4)实验，即按照水灰比0.6:1配置浆液，分别在B₁、B₂、B₃、B₄注浆压力下进行析水实验，计算总析水率(W_5y，y＝1,2,3,4)；计算公式如下：

W_5y＝(Q/△G)×100％；

S2、依据计算的总析水率的数值，结合作图进行相关性分析，用函数形式表示注浆压力与水灰比的析水率规律；

通过相关性分析(结合作图分析)，得到W＝f(K)、W＝f(P)、W＝f(K,P)、 K＝f(P)等关系，其中W＝f(K)为总析水率关于水灰比K的函数形式，W＝f (P)为总析水率关于注浆压力P的函数形式，W＝f(K,P)为总析水率关于水灰比K与注浆压力P之间的函数形式，K＝f(P)水灰比K关于注浆压力P之间的函数形式；

进而实现分析同一注浆压力下同一水灰比浆液的析水率规律、同一注浆压力下不同水灰比浆液的析水率规律、不同注浆压力下同一水灰比浆液的析水率规律、不同注浆压力下不同水灰比浆液的析水率规律等，为煤矿防治水注浆工程提供系列技术参数。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种注浆浆液析水实验装置，其特征在于，包括：

外筒(1)，

用于支撑所述外筒(1)的外筒支撑台(2)，所述外筒支撑台(2)的上端放置有所述外筒(1)；

过滤筒体结构(3)，所述过滤筒体结构(3)的底部与支撑结构(4)的上端相连；

支撑结构(4)，所述支撑结构(4)的下端与所述外筒(1)的底部内侧螺栓连接；

内筒底滤板(5)，所述内筒底滤板(5)设置于所述过滤筒体结构(3)的底部；

加压结构(7)，所述加压结构(7)的下端与所述过滤筒体结构(3)的内壁滑动连接；

收集设备(11)，所述收集设备(11)与所述外筒(1)的底部拆卸式连接且相连通。

2.根据权利要求1所述的注浆浆液析水实验装置，其特征在于，所述过滤筒体结构(3)包括托盘插销孔(31)、内筒支柱插孔(32)及内筒(33)；

所述内筒(33)为顶部、底部开放的圆筒体结构，横截面为圆形，所述内筒(33)材料为钢材料制成；

在内筒(33)中，位于内筒(33)的周侧上方并沿着水平方向固定设置有横板；同时内筒(33)周侧上方设置有托盘插销孔(31)，内筒(33)的周侧还设置有第一滤水孔，在沿着内筒(33)的底部圆周处，设置有与支撑结构(4)相配合的内筒支柱插孔(32)，内筒(33)通过内筒支柱插孔(32)与支撑结构(4)拆卸式连接；

所述内筒支柱插孔(32)的深度为Ncm。

3.根据权利要求2所述的注浆浆液析水实验装置，其特征在于，所述外筒(1)采用钢材料制成，同时所述外筒(1)为顶部开放的圆筒体，横截面为圆形，所述外筒(1)的底部内侧开设有与第一螺纹圆孔，所述外筒(1)通过第一螺纹圆孔与支撑结构(4)相连，所述支撑结构(4)包括滤板托(41)、内筒支柱(42)及第一螺纹(43)；

所述内筒支柱(42)的直径与内筒支柱插孔(32)相同，所述内筒支柱(42)上部还焊接有滤板托(41)，所述内筒支柱(42)于焊接处上方的长度比内筒底滤板(5)厚度长N cm，所述内筒支柱(42)远离内筒支柱插孔(32)的一端设置有第一螺纹(43)，所述内筒支柱(42)通过第一螺纹(43)与过滤筒体结构(3)的底部内表面拆卸式相连。

4.根据权利要求1所述的注浆浆液析水实验装置，其特征在于，所述内筒底滤板(5)为带有第二滤水孔的圆形钢板，所述内筒底滤板(5)的直径与过滤筒体结构(3)的外径相同，所述内筒底滤板(5)上设置有与内筒支柱插孔(32)相配合的通透圆孔。

5.根据权利要求4所述的注浆浆液析水实验装置，其特征在于，所述外筒(1)的周侧上方左右对称开设有方形通孔，所述方形通孔用于容纳固定横挡(6)水平穿过，固定横挡(6)的横向长度大于外筒(1)的外径长度，同时所述固定横挡(6)的中间开设有带第二螺纹圆孔(12)，所述固定横挡(6)的两端开设有与插销(8)相配合的通孔。

6.根据权利要求5所述的注浆浆液析水实验装置，其特征在于，所述加压结构(7)包括加压螺栓(71)、测压装置(72)、传压盘(73)及内筒密封件(74)，所述加压螺栓(71)直径与第二螺纹圆孔(12)相同，所述加压螺栓(71)上设置有与第二螺纹圆孔(12)相配合的第二螺纹，所述加压螺栓(71)的下端还设置有用于显示所加压力的测压装置(72)，在所述测压装置(72)的下端放置有传压盘(73)，且所述测压装置(72)放置于传压盘(73)的中间位置，所述传压盘(73)的直径比内筒密封件(74)的直径小，厚度与内筒密封件(74)相同，所述传压盘(73)的下端设置有内筒密封件(74)，所述内筒密封件(74)的顶部左右对称焊接有第一提手(13)，所述内筒密封件(74)的直径与过滤筒体结构(3)的内径一致。

7.根据权利要求1-6任一所述的注浆浆液析水实验装置，其特征在于，所述外筒(1)的周侧上方向外焊接有用于支撑外筒盖板(9)的外筒盖板托(10)，所述外筒盖板(9)为圆环状，所述外筒盖板(9)的顶部左右对称焊接第二提手，所述外筒盖板(9)的外径与外筒(1)的内径相同，所述外筒盖板(9)的内径与过滤筒体结构(3)的外径一致。

8.根据权利要求1-6任一所述的注浆浆液析水实验装置，其特征在于，所述收集设备(11)包括出水管(1101)、出水阀(1102)及盛水桶(1103)，所述出水管(1101)的一端与外筒(1)的周侧下方相连通，同时所述出水管(1101)的一端与外筒(1)拆卸式连接，所述出水管(1101)的另一端与盛水桶(1103)相连通，所述出水管(1101)上还设置有用于控制出水的出水阀(1102)。

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