科创中国

技术领域

[0001] 本发明涉及一种充填采煤方法的模拟实验装置及方法，具体涉及一种采动覆岩隔离注浆充填模拟实验装置及方法。

技术背景

[0002] 我国煤矿面临的建筑物下压煤问题极为突出，充填采煤方法是解决这一问题的有效途径。目前国内已研发形成了多种充填采煤方法，在解决建筑物压煤开采问题中取得了显著的成效。如专利201210164929.9公开了一种采动覆岩分区隔离注浆充填采煤方法，克服了已有充填技术中的不足之处，提供一种方法简单、煤炭采出率高、充填与采煤干扰小、充填成本低、沉陷控制效果好的采动覆岩分区隔离注浆充填采煤方法。但目前对于这项技术，尚缺乏有效、实用、成本低的模拟实验研究手段与方法，用于研究注浆充填减沉原理、注浆充填参数设计及优化等问题。现场实测方法是一种反映最真实状况的研究方法，但是其研究周期长、研究成本高、可重复性差，而且不便于直观的观测和研究覆岩内部变化及注浆充填情况，如覆岩采动应力变化、采动离层发育、注浆充填浆体赋存状况等。因而现场实测方法在研究采动覆岩隔离注浆充填采煤技术时受到了极大限制与应用。模拟实验是一种便捷、快速、成本低、可重复性强的研究方法。但是，目前对于采动覆岩隔离注浆充填不迁村采煤方法，缺乏相应的实验手段和方法。

发明内容

[0003] 发明目的：本发明针对采动覆岩隔离注浆充填采煤方法现场实测研究周期长、研究成本高、可重复性差，而且不便于直观的观测和研究覆岩内部变化及注浆充填情况的问题，提供了一种采动覆岩隔离注浆充填采煤的实验装置，及利用该实验装置进行模拟实验的方法。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

[0005] 一种采动覆岩隔离注浆充填模拟实验装置，包括储浆罐、模拟试验台和废水池；储浆罐内设有搅拌棒，搅拌棒固定在电动机的输出轴上，所述储浆罐的出浆口通过吸水管与注浆泵的进料口相连；所述模拟试验台为箱体结构，其侧壁为可拆卸的挡板；模拟试验台的内部设有注浆充填袋，注浆泵的出料口通过输浆管与注浆充填袋的进浆口相连通，所述输浆管上设有液压表、水阀和流量计；所述注浆充填袋的溢流口通过滤水管与废水池相连通，所述滤水管上设有滤网和溢流阀。

[0006] 作为优选，所述注浆充填袋为透明PE塑料制成，便于观察注浆充填袋充填状态。

[0007] 作为优选，所述注浆充填袋与模拟试验台的宽度相同，注浆充填袋可以完全充填模拟试验台。

[0008] 作为优选，所述储浆罐的容积大于注浆充填袋的容积。

[0009] 一种方法，包括如下步骤：

[0010] （1）在模拟试验台内由下向上铺设模拟煤层和模拟岩层，将注浆充填袋设置在模拟岩层的中上部；

[0011] （2）用粉煤灰和水按要求配制成浆液，将浆液注入储浆罐内，启动电动机带动搅拌棒转动，使储浆罐内的浆液保持浓度均匀；

[0012] （3）拆下作为模拟试验台前后侧壁的挡板，模拟开采模拟煤层，同时打开水阀、开启注浆泵、调节溢流阀、监控注浆充填袋的充填压力，按规定时间间隔记录流量计和液压表的检测值，并同时监测模拟岩层的移动以及应力变化、观察模拟岩层的破坏和地表破坏情况。

[0013] 作为优选，所述步骤（3）中，所述注浆充填袋的充填压力小于地层压力。

[0014] 作为优选，所述步骤（3）中，记录流量计的检测值的时间间隔为60～120s。

[0015] 作为优选，所述步骤（3）中，记录液压表的检测值的时间间隔为3～5s。

[0016] 作为优选，所述步骤（2）中，用粉煤灰和水按要求配制成浓度为60%～85%的浆液。

[0017] 有益效果：本发明利用实验装置模拟采动覆岩隔离注浆充填方法，在实验室内即可对采动覆岩隔离注浆充填技术进行研究，具有成本低廉、试验周期短、便于直观观测、可重复性强和相似性高等优点；可以通过对比试验研究采动覆岩隔离注浆充填层位、注浆充填压力、浆液浓度和钻孔位置等工艺参数对注浆充填减沉效果的影响，为工艺参数的优化提供依据；而且采动覆岩隔离注浆充填模拟实验直观性强，能够精确观测覆岩内部岩层移动变形情况、采动应力变化和离层空间发育形态，能够直观验证采动覆岩隔离注浆充填不迁村采煤技术原理。