一种富水砂层高压注浆试验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于采矿工程与安全【技术领域】，具体涉及一种富水砂层高压注浆试验装置。其解决当前通过井下或地面向地层中富水松散砂层高压注浆作用原理和效果的试验和验证问题。本实用新型采用的技术方案包括砂筒和注水槽，所述的砂筒上端开口，砂筒与注水槽通过注水管连接，所述的砂筒内设置有一端伸出的注浆管，砂筒的筒臂上设置有砂筒出浆孔，注浆管上设置有注浆管出浆孔，所述的砂筒的上端设置有密封膜，密封膜通过箍环与砂筒的上臂端紧密连接，所述的密封膜上设置有加压垫块，所述的砂筒的材料为有机玻璃。
【专利说明】一种富水砂层高压注浆试验装置
[0001]一、【技术领域】:
[0002]本实用新型属于采矿工程与安全【技术领域】，具体涉及一种富水砂层高压注浆试验
装置。[0003]二、【背景技术】:
[0004]当浅埋煤层开采工作面在通过薄基岩厚富水松散砂层区域时，需要通过特殊手段改造厚松散富水砂层的特性来预防井下突水溃砂灾害，一种有效的技术手段就是通过在井下向岩层之上一定范围内砂层中高压注浆，达到改造富水松散砂层流动特性的目的。该项技术已经在蒙陕矿区多个综采工作面得到应用，成功通过了薄基岩厚松散层富水区域，而没有发生突水溃砂灾害。该项技术在存在突水溃砂灾害威胁矿井的应用，不但为矿井节省了投资，且提高了资源的回采率，降低了对地面生态环境与地下水系统的影响。多个成功的案例证明采用井下向厚松散层富水区域高压注浆方式改造浅埋煤层薄基岩顶板物理力学特性来预防突水溃砂灾害是十分有效的，其技术效果和经济效果非常明显。
[0005]高压注浆可以达到改造富水松散砂层特性的目的，该技术应用优先于理论研究，但浆液在富水砂层中是如何迁移，以及最终是以什么形式达到防治突水溃砂的效果，当前没有一个直观和定量的研究结果，且没有检索到类似的试验方法和装置。本发明的目的就是提供一种可在室内模拟向含水砂层高压注浆过程的装置，以便通过试验的手段解释向薄基岩厚松散富水砂层高压注浆达到预防突水溃砂灾害的效果的机理。
[0006]三、实用新型内容:
[0007]本实用新型为了解决上述【背景技术】中的不足之处，提供一种富水砂层高压注浆试验装置，其解决当前通过井下或地面向地层中富水松散砂层高压注浆作用原理和效果的试验和验证问题。
[0008]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为:一种富水砂层高压注浆试验装置，包括砂筒和注水槽，所述的砂筒上端开口，砂筒与注水槽通过注水管连接，其特征在于:所述的砂筒内设置有一端伸出的注浆管，砂筒的筒臂上设置有砂筒出浆孔，注浆管上设置有注浆管出浆孔，所述的砂筒的上端设置有密封膜，密封膜通过箍环与砂筒的上臂端紧密连接。
[0009]所述的密封膜上设置有加压垫块。
[0010]所述的砂筒的材料为有机玻璃。
[0011]与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下:本实用新型富水砂层高压注浆试验装置可实现在室内模拟向砂层中高压注浆过程，试验方法和试验装置可供调整注浆压力、浆液浓度、砂层密实度、砂层含泥量、砂粒级配等指标。其中注浆压力通过注浆栗来控制，浆液浓度通过水灰比控制，砂层密实度通过在加压垫块上配置外荷载来实现，砂层含泥量通过砂子与土的质量比来控制，砂粒级配通过先将原砂分级后按体积比配合来实现。砂层加水固结及注浆试验过程可清晰观测到，试验结束并待浆液固化后可将加压盖板揭开，将未被固化的松散砂层剥除，揭露固化体，观测固化体的形态，分析不同工况下浆液在砂层中的运动规律，以及利用高压注浆的手段预防采煤工作面通过薄基岩厚富水砂层区域而发生突水溃砂灾害的原理。
[0012]四、【专利附图】
【附图说明】:
[0013]图1是高压注浆试验装置立面图；
[0014]图2是高压注浆试验装置纵剖面图；
[0015]图3是高压注浆试验装置横剖面图；
[0016]附图标记:1 一注浆孔，2—注浆管，3—砂筒，4一砂层，5—砂筒出浆孔，6—密封膜，7—箍环，8—加压垫块，9 一注水管，10—注水槽，11 一注浆管出浆孔。
[0017]五、【具体实施方式】:
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明:
[0019]参见图1-图3:本实用新型整体外观为上端开口的圆柱形，砂筒3利用透明玻璃钢制作，砂筒3内设置有一端伸出的注浆管2，注浆管2上设置有注浆管出浆孔11，砂筒3与注水槽10通过注水管9连接，砂筒3的筒臂上设置有砂筒出浆孔5，用密封膜6将砂筒3顶部包封，并用箍环7箍紧，在密封膜6上放置加压垫块8，注浆孔I处连接注浆设备。
[0020]在将试验砂装入试验装置后，对砂进行预先饱和，饱和完成后通过加压垫块加压，调节砂子的密实度，然后进行高压注浆，浆液通过注浆孔进入砂层，并可通过出浆孔流出整个试验装置，浆液在装置中迁移的轨迹以及固化后的形态便是高压注浆的物理效果。改变注浆压力、水头高度、浆液浓度、加压垫块上的加载压力、砂层颗粒大小、砂层含泥量等指标，可进行多种情况下的含水砂层高压注浆试验。
[0021]本实用新型使用方法:在砂筒3中装入试验砂，记录砂层的高度，然后用密封膜6将砂筒3顶部包封，并用密封膜箍环7箍紧，在密封膜6上放置加压垫块8，通过加压垫块8进行适当加压，记录砂层的高度，使砂层4呈现设计的密实度。在注水槽10中加水，水通过注水管9进入砂层4中，待水通过出浆孔5和注浆孔I流出后视为砂层4饱和，保持一定的水头，在注浆孔I处连接注浆设备，浆液通过注浆管2进入砂筒3中，通过注浆管出浆孔11进砂层入4，并穿过砂层4由砂筒四周的出浆孔5流出。
【权利要求】
1.一种富水砂层高压注浆试验装置，包括砂筒(3)和注水槽(10)，所述的砂筒(3)上端开口，砂筒(3)与注水槽(10)通过注水管(9)连接，其特征在于:所述的砂筒(3)内设置有一端伸出的注浆管(2 )，砂筒(3 )的筒臂上设置有砂筒出浆孔(5 )，注浆管(2 )上设置有注浆管出浆孔(11)，所述的砂筒(3)的上端设置有密封膜(6)，密封膜(6)通过箍环(7)与砂筒(3)的上臂端紧密连接。
2.根据权利要求1所述的一种富水砂层高压注浆试验装置，其特征在于:所述的密封膜(6)上设置有加压垫块(8)。
3.根据权利要求1或2所述的一种富水砂层高压注浆试验装置，其特征在于:所述的砂筒(3)的材料为有机玻璃。
【文档编号】G01N33/00GK203606343SQ201320762024
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】吴璋, 徐拴海, 王晓东, 许刚刚, 邢龙龙 申请人:中煤科工集团西安研究院有限公司