一種礦井突泥試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種礦井突泥試驗裝置。本實用新型包括試件壓力室，裝有試件的圓柱形套筒置于試件壓力室內，試件壓力室底部中心留有通孔且安裝有中心開孔的擋板；安裝于試件壓力室一旁的反力裝置，反力裝置底部安裝有加載油缸，加載油缸與安裝于反力裝置上部的加載壓力室連接，加載壓力室頂部通孔通過管道與試件壓力室頂部側壁通孔連接；設置于試件壓力室頂蓋上的注水穩壓孔，注水穩壓孔與高壓氮氣罐和氣液復合型恒壓水箱連接；從試件壓力室底部通孔連接到試件內部的孔隙壓力計，以及安裝于試件壓力室側壁且連接到試件壓力室內的壓力表和安裝于擋板中心開孔下方的量杯。本實用新型能夠模擬高水壓下突水突泥過程，并能實現良好持續穩壓效果。
【專利說明】
—種礦井突泥試驗裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于工程地質技術領域，具體涉及一種礦井突泥試驗裝置。
【背景技術】
[0002]地下采礦過程中會遇到富水斷層破碎帶，并且極易發生突水突泥災害，給地下工程施工安全和后期運營安全帶來了極大的威脅。斷層帶巖體具有孔隙大、滲透性好、結構松散破碎、強度低等特點，水巖相互作用是誘發斷層破碎帶巖體滲透失穩，導致突泥災害發生的關鍵因素。地下水會誘發破碎巖體裂隙增大，并對充填介質進行沖刷運移，導致初始滲水通道擴展、巖體孔隙率和滲透率不斷增加，當巖體結構的穩定性和滲透性產生突變時，便誘發地下工程斷層突水突泥災害。分析地下水綜合作用下破碎巖體充填物顆粒迀移、巖體結構變形、孔隙率和滲透率隨時間不斷增大的變質量流固耦合力學效應，研究該過程的滲流特征變化規律，揭示斷層帶巖體滲流突變失穩機制，研究地下工程斷層突水突泥機理，建立災害治理的技術體系，對于減少和控制地下工程重大地質災害事故發生，保障地下工程建設安全，保護人民生命財產安全以及生態和社會環境等方面，具有重大的理論意義和工程價值。
[0003]要研究承壓水作用下巷道發生突水突泥的內在機理和災變規律，需配備相應的能夠考慮水壓力變化和突出口尺寸因素的試驗儀器裝置。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種能夠模擬高水壓下突水突泥過程，并能實現良好持續穩壓效果的礦井突泥試驗裝置。
[0005]本實用新型的目的是通過如下的技術方案來實現的:該礦井突泥試驗裝置，它包括試件裝置、加載裝置、穩壓裝置和測量裝置;所述試件裝置包括固定于支架上的試件壓力室，裝有試件的圓柱形套筒置于試件壓力室內，試件壓力室底部中心留有通孔且安裝有擋板，擋板中心開孔;所述加載裝置包括安裝于試件壓力室一旁的反力裝置，反力裝置底部安裝有加載油缸，加載油缸與安裝于反力裝置上部的加載壓力室連接，加載壓力室頂部通孔通過管道與試件壓力室頂部側壁通孔連接;所述加載油缸由電液伺服控制提供精確壓力；所述穩壓裝置包括設置于試件壓力室頂蓋上的注水穩壓孔，注水穩壓孔與高壓氮氣罐和氣液復合型恒壓水箱連接，用于向試件壓力室提供穩定的水壓;所述測量裝置包括從試件壓力室底部通孔連接到試件內部的孔隙壓力計，以及安裝于試件壓力室側壁且連接到試件壓力室內的壓力表和安裝于擋板中心開孔下方的量杯。
[0006]具體的，裝置外殼及管道采用厚鋼板或厚鋼管制成。
[0007]具體的，所述試件是在圓柱形套筒內預先制作完成并和套筒一起滑入試件壓力室內，套筒和試件側面與試件壓力室內壁緊密貼合。
[0008]具體的，所述擋板為一系列中心開孔大小不同的擋板。
[0009]具體的，所述高壓氮氣罐配置有伺服壓力調節閥和壓力表。
[0010]具體的，所述量杯置于電子天平上。
[0011 ]本實用新型的有益效果體現如下:
[0012](I)本實用新型的試驗裝置，采用高強度的厚鋼管及厚鋼板作為模型試驗臺，模型整體剛度較高，能夠承受較大的加載壓力。
[0013](2)本實用新型能夠模擬不同水壓力作用下的突泥機理。
[0014](3)本實用新型能夠模擬不同開孔尺寸下的突泥機理。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型裝置實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的描述。
[0017]參見圖1，本實施例的裝置包括試件裝置、加載裝置、穩壓裝置和測量裝置。從圖1中可見，試件裝置包括固定于支架12上的試件壓力室I，裝有試件2的圓柱形套筒3置于試件壓力室I內，試件壓力室I底部中心留有通孔且安裝有擋板4，擋板4中心開孔;擋板4為一系列中心開孔大小不同的擋板。加載裝置包括安裝于試件壓力室I左邊的反力裝置8，反力裝置8底部安裝有加載油缸10，加載油缸10與安裝于反力裝置8上部的加載壓力室9連接，加載壓力室9頂部通孔通過管道與試件壓力室I頂部左側壁通孔連接;加載油缸10由電液伺服控制(圖中未畫出)提供精確壓力。穩壓裝置包括設置于試件壓力室I頂蓋上的注水穩壓孔6，注水穩壓孔6與高壓氮氣罐(圖中未畫出)和氣液復合型恒壓水箱(圖中未畫出)連接，高壓氮氣罐配置有伺服壓力調節閥和壓力表，用于向試件壓力室I提供穩定的水壓。測量裝置包括從試件壓力室I底部通孔連接到試件2內部的孔隙壓力計5，孔隙壓力計5實時監測試件2內部的孔隙壓力值;還包括安裝于試件壓力室I左側壁且連接到試件壓力室I內的壓力表7，壓力表7實時監測試件壓力室I內的壓力值；以及安裝于擋板4中心開孔下方的量杯11，量杯11置于電子天平上，量杯11實時測量通過試件2滲透出的水量及其變化情況。
[0018]上述裝置外殼及管道采用厚鋼板或厚鋼管制成。上述試件2是在圓柱形套筒3內預先制作完成并和套筒3—起滑入試件壓力室I內，套筒3和試件2側面與試件壓力室I內壁緊密貼合。
[0019]運用上述實施例裝置的試驗方法如下:
[0020](I)選擇一擋板4放入試件壓力室I內底部;擋板4為一系列中心開孔大小不同的擋板，通過選用不同開孔尺寸，可以分析開孔尺寸對突泥的影響；
[0021](2)將相似材料的試件2填入圓柱形套筒3內，待相似材料充分固化后，將試件2隨套筒3—起滑入試件壓力室I內；
[0022 ] (3)通過注水穩壓孔6向試件壓力室I內注滿水；
[0023](4)將穩壓裝置中的高壓氮氣罐及其伺服壓力調節閥和壓力表連接到注水穩壓孔6；
[0024](5)開啟加載裝置中的加載油缸向試件壓力室I內加壓力，加壓到設定值后停止加壓;施加的水壓力可以調節穩定在不同壓力，可以研究水壓對突泥的影響；
[0025](6)開啟穩壓裝置中的高壓氮氣罐及其伺服壓力調節閥和壓力表對試件壓力室I內壓力進行穩壓；
[0026](7)通過測量裝置中的壓力表、孔隙壓力計和量杯開始實時測量試件壓力室I壓力、試件2內孔隙壓力和通過試件2滲透出的水量；
[0027](8)當測量裝置顯示試件壓力室I內壓力突然大幅減小時停止測量，并停止加載裝置和穩壓裝置。
【主權項】
1.一種礦井突泥試驗裝置，其特征在于:它包括試件裝置、加載裝置、穩壓裝置和測量裝置;所述試件裝置包括固定于支架上的試件壓力室，裝有試件的圓柱形套筒置于試件壓力室內，試件壓力室底部中心留有通孔且安裝有擋板，擋板中心開孔;所述加載裝置包括安裝于試件壓力室一旁的反力裝置，反力裝置底部安裝有加載油缸，加載油缸與安裝于反力裝置上部的加載壓力室連接，加載壓力室頂部通孔通過管道與試件壓力室頂部側壁通孔連接;所述加載油缸由電液伺服控制提供精確壓力;所述穩壓裝置包括設置于試件壓力室頂蓋上的注水穩壓孔，注水穩壓孔與高壓氮氣罐和氣液復合型恒壓水箱連接，用于向試件壓力室提供穩定的水壓;所述測量裝置包括從試件壓力室底部通孔連接到試件內部的孔隙壓力計，以及安裝于試件壓力室側壁且連接到試件壓力室內的壓力表和安裝于擋板中心開孔下方的量杯。2.根據權利要求1所述礦井突泥試驗裝置，其特征在于:裝置外殼及管道采用厚鋼板或厚鋼管制成D3.根據權利要求1所述礦井突泥試驗裝置，其特征在于:所述試件是在圓柱形套筒內預先制作完成并和套筒一起滑入試件壓力室內，套筒和試件側面與試件壓力室內壁緊密貼入口 O4.根據權利要求1所述礦井突泥試驗裝置，其特征在于:所述擋板為一系列中心開孔大小不同的擋板。5.根據權利要求1所述礦井突泥試驗裝置，其特征在于:所述高壓氮氣罐配置有伺服壓力調節閥和壓力表。6.根據權利要求1所述礦井突泥試驗裝置，其特征在于:所述量杯置于電子天平上。
【文檔編號】G01N15/08GK205643028SQ201620498573
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】柴紅保
【申請人】湖南科技大學