(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202123402845.8 (22)申请日 2021.12.3 0 (73)专利权人 山东科技大 学 地址 266590 山东省青岛市黄岛区前湾港 路579号山东科技大 学 (72)发明人 朱君　陈军涛　张毅　程斌斌　 王其芳　王冠钦　王晨宇　张梓涵　 郭洪运　田新正　 (74)专利代理 机构 青岛众智源知识产权代理事 务所(普通 合伙) 37355 专利代理师 张红凤 (51)Int.Cl. G01N 3/12(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 13/00(2006.01) (54)实用新型名称 一种基于动水流场 的三维注浆模拟试验系 统 (57)摘要 本实用新型公开了一种基于动水流场 的三 维注浆模拟试验系统， 涉及矿井水害注浆治理的 技术领域。 其包括试验台、 注浆装置、 承压 水仓装 置及数据监测装置， 通过注浆装置向试验台主体 提供所需的注 浆条件， 通过承压水仓装置向试验 台主体提供所需的动水条件， 通过数据监测装置 动态监测试验 过程及实现 处理信息的功能， 在试 验台主体内铺设预制有注浆支管的灰岩相似材 料。 本实用新型通过试验台与注浆装置、 承压水 仓装置和数据监测装置的相互配合， 可研究浆液 在导水、 储水空间的扩散、 贮留机制， 探究动水条 件下和采用不同注浆分支孔布设方式下对目标 岩层的注浆改造机理、 以及浆液驱水扩散的规 律。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 216771351 U 2022.06.17 CN 216771351 U 1.一种基于动水流场的三维注浆模拟试验系统， 其包括试验台， 其特征在于， 所述的试 验台主体是由底板、 前、 后、 左、 右侧板及顶板所组成的一长方体结构， 在前、 后、 左、 右侧板 上均布置有 若干个开 孔， 在每个开孔上安装 对应的接口转接器； 所述的三维模拟试验系统还 包括： 注浆装置， 用于向所述的试验台主体提供 所需的注浆条件； 承压水仓装置， 用于向所述的试验台主体提供 所需的动水 条件； 及， 数据监测装置， 用于动态监测试验过程及实现处 理信息的功能； 所述的试验台主体内用于铺设埋设有注浆支管的灰岩相似材 料。 2.根据权利要求1所述的一种基于动水流场的三维注浆模拟试验系统， 其特征在于： 所 述的试验台还包括试验台底座和位于所述试验台底座上的水槽， 所述的试验台主体位于所 述的水槽内， 所述的水槽的底面面积大于所述的试验台主体的底面面积， 在所述的水槽的 侧部设置有滤渣口和排水口。 3.根据权利要求1所述的一种基于动水流场的三维注浆模拟试验系统， 其特征在于： 在 所述的前、 后、 左、 右侧板上相邻的开孔之间设置有竖向的固定夹板， 每个开孔的大小及形 状均相同， 通过安装在每 个开孔上的接口转接器来实现对应开 孔处的注浆/注水功能。 4.根据权利要求1所述的一种基于动水流场的三维注浆模拟试验系统， 其特征在于： 铺 设在所述的试验台主体内的灰岩相似材料设置有若干层， 在每层灰岩相似 材料中埋设有压 力传感器。 5.根据权利要求1所述的一种基于动水流场的三维注浆模拟试验系统， 其特征在于： 所 述的注浆装置包括浆液储存罐、 注浆机、 胶管及注浆管， 所述的胶管连接在浆液储存罐和注 浆机之间， 所述的注浆机通过注浆管 连接在试验台主体的开 孔连接的接口转接器上。 6.根据权利要求1所述的一种基于动水流场的三维注浆模拟试验系统， 其特征在于： 所 述的承压水仓装置包括水仓、 进水管和出水管， 进水管一端和出水管 的一端分别与水仓连 接， 进水管 的另一端连接在试验台主体的前侧板上， 所述的出水管 的另一端连接在所述的 试验台主体的后侧板上。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 216771351 U 2一种基于动水流场的三维注浆模拟试验系统 技术领域 [0001]本实用新型涉及矿井水害注浆治理的技术领域， 具体涉及一种基于动水流场的三 维注浆模拟试验系统。 背景技术 [0002]“富煤、 贫油、 少气 ”的能源结构决定了煤炭是我国的主体能源， 担负着国家能源安 全、 经济持续健康发展的重任。 目前随着我国对深部煤炭资源开采深度的逐年增加， 由此产 生的安全隐患问题也 随之增多， 比如开采深度的增加会导致地下水渗透压力的提升， 在承 压水位以及水头压力的作用下， 矿井巷道也会出现围岩 变形等问题， 在 采掘过程中， 断层受 到影响， 继而出现裂隙活化等情况， 最终导致涌水通道变窄、 渗流通道集中等问题的发生， 引发突水灾害等 等， 这诸多问题都会影响到 煤矿的安全生产。 [0003]针对上述存在的问题， 目前主要是通过采用注浆加固的技术进行处理。 注浆加固 是一种适用于强含水层 且对地面资源和环境的破坏小的技术措施。 目前煤矿采用该方法通 过施工底板常规钻孔进行注浆， 改造煤层底板。 但其还存在一些技术问题， 比如： 常规钻孔 存在钻孔轨迹不可控， 容易存在注浆盲区， 有效孔段短， 单孔注浆加固范围小， 钻孔利用率 低， 钻探工程量大， 劳动强度高， 不能精确定位出水点位置， 循环超前加固距离 短等问题， 导 致开采准备时间过长。 定向钻探注浆按照预定的轨迹钻达预定目标。 在 钻探施工中， 利用自 然造斜规律或采取人工造斜手段， 或者两者并用， 达到造斜的目的。 由于定向钻孔能更好地 保证钻探质量， 节省钻探进尺， 并能解决一些工程难题， 所以得到了日益广泛的应用。 定向 钻探注浆能够实现对断层和裂隙的超前探测和注浆治理， 具有提前治理、 增加钻孔遇水 的 有效孔段、 提高钻遇裂隙率等优点， 减少 了注浆盲区， 提高了注浆改造效率， 大幅缩短了注 浆改造工期， 减少了井下注浆对工作面 准备的影响。 [0004]现有技术有关注浆试验模拟装置， 无法模拟出在裂隙中定向钻孔注浆管道的不同 布设方式， 导致无法研究不同分支 孔布设方式下的浆液扩散情况从而 无法深入分析动水条 件下浆液沿岩体 裂隙扩散的规 律。 实用新型内容 [0005]本实用新型的目的在于提供一种基于动水流场的三维注浆模拟试验系统， 其可以 深入分析动水 条件不同分支孔布设方式下浆液沿岩体 裂隙扩散的规 律。 [0006]为了实现上述目的， 本实用新型采用了以下技 术方案： [0007]一种基于动水流场的三维注浆模拟试验系统， 其包括试验台， 所述的试验台主体 是由底板、 前、 后、 左、 右侧 板及顶板所组成的一长方体结构， 在前、 后、 左、 右侧板上均布置 有若干个开 孔， 在每个开孔上安装 对应的接口转接器； [0008]所述的三维模拟试验系统还 包括： [0009]注浆装置， 用于向所述的试验台主体提供 所需的注浆条件； [0010]承压水仓装置， 用于向所述的试验台主体提供 所需的动水 条件；说　明　书 1/4 页 3 CN 216771351 U 3