[实用新型]模拟煤层钻孔注浆并评价孔壁稳定性的测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤矿井下瓦斯抽采领域，尤其涉及一种模拟评价松散煤层瓦斯抽采孔孔壁稳定性的测试装置。

背景技术

煤矿瓦斯也一直是煤矿安全生产的重大隐患。近年来煤矿重特大瓦斯爆炸事故时有发生，给地下煤矿开采造成了重大损失。煤矿瓦斯抽采要以短期内尽快改善煤矿生产安全条件为目的，应采取一切可以采取的措施手段，先抽气后采煤，在采煤前尽可能短的时间内快速有效地降低煤层和围岩中瓦斯含量，使原本高瓦斯矿井转变为低瓦斯的矿井。

当前我国煤矿瓦斯抽采利用存在的主要困难是：①瓦斯事故仍然严重；②瓦斯抽采率低，目前平均抽采率仅有20％左右，而俄罗斯、美国和澳大利亚等国家均在50％以上；③抽采瓦斯发展不平衡，抽采好的阳泉、抚顺、淮南、晋城、铁法和松藻等几家的抽采量占到全国瓦斯抽采量的约50％；④抽放瓦斯方法和技术跟不上形势的发展。

根据抽采对象的不同，可将煤矿瓦斯抽采分为本煤层瓦斯抽采、邻近层瓦斯抽采和采空区瓦斯抽采。由于我国地质构造条件复杂，成煤时代多，煤矿区分布广，煤储层特征差异大，简单起见，可划分为正常煤体结构的硬煤层和构造发育的松软煤层两种典型类型。对于松软煤层，由于煤与瓦斯突出、煤层松软、机械强度低等原因，采用清水或空气等常规排粉钻进方式时易出现塌孔、卡钻或喷孔等问题，打钻成孔困难，瓦斯抽采效率低。松软煤层的煤层气开发是我国煤层气产业化面临的最严峻的挑战之一，在此类煤层中钻进护孔技术是目前亟待解决的技术难题之一。因此，在松散煤层抽采孔中注入粘结型或固结型浆液，以对井壁进行加固成为必需的技术手段之一，而目前还没出现一种装置对松散煤层注入浆液后加固效果、及浆液在孔壁周围的渗入情况进行测试。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、能模拟松散煤层钻孔注浆并评价护孔浆液对松散煤层的加固效果的测试装置。

为达上述目的，本实用新型所采用的方案为：一种模拟煤层钻孔注浆并评价孔壁稳定性的测试装置，其特征在于：它包括有注浆装置、模拟容器、加压装置以及压力测试装置，模拟容器包括有密闭罐和芯管，密闭罐一端开口，芯管侧壁布满有通孔，芯管头端从开口处伸入密闭罐内并压紧在密闭罐底部，露出密闭罐外的芯管末端与注浆装置通过注浆管相连，芯管与密闭罐之间形成用于放入煤样的密闭内腔；密闭罐侧壁开设有贯穿一个壁厚的充气孔，充气孔处通过充气管与加压装置相连，并在加压装置与密闭罐之间的充气管道连接有压力测试装置测量气压，密闭罐与芯管之间、密闭罐与充气管道之间均密封。

较佳地，本实用新型还可以包括以下技术特征：

所述的密闭罐包括底座、套筒、上盖、连接盖、加压皮膜，底座中心设置有固定芯管的定位柱，底座与套筒下端紧固连接，套筒上端与上盖连接，在套筒内壁套有加压皮膜，连接盖与上盖连接并将上盖压紧在套筒上，连接盖中心留有注浆用的通孔，通孔与穿出上盖的芯管相通。

所述的注浆装置包括有试压泵、注浆活塞，试压泵与注浆活塞连接，注浆活塞的出口端通过注浆管道与密闭罐连接盖连接，在试压泵的驱动下注浆活塞将浆液均匀地压入芯管，再进入密闭内腔的煤样中。

所述的加压装置包括有气阀、高压氮气瓶，高压氮气瓶连接气阀后通过充气管连接在闭罐侧壁的充气孔。

所述的压力测试装置包括压力传感器与数据采集系统，压力传感器设置在加压装置与密闭罐之间的充气管道上，数据采集系统由单片机、外围电路与计算机构成，单片机预设程序采集压力传感器的信号并处理，单片机将处理结果传送给计算机显示和存储。

所述的密闭罐外壁设置有泄压孔，泄压孔贯穿一个壁厚，泄压孔处用泄压件螺钉旋紧。

所述的芯管外设置滤网。

所述的加压皮膜在套筒上下端部外翻，通过上盖、底座旋紧起到密封作用。

所述的上盖和套筒之间设置有紧固块，上紧上盖后可起到压紧煤样的作用。

所述的试压泵为手动试压泵。

本实用新型模拟散煤层抽采孔的注浆过程，对浆液加固井壁后的孔壁稳定性进行压力测试，评价护孔浆液对松散煤层的加固效果，并可以直观的观察浆液在孔壁周围的渗入情况，对松散煤层的注浆有指导性的意义。其装置结构简单，操作方便，评价效果好。

附图说明

图1为本实用新型的原理示意图；

图2为本实用新型实施例中模拟容器的剖视图；

图3为本实用新型实施例中加压皮膜与上盖连接密封局部放大图；

图4为本实用新型实施例中注浆活塞的剖视图；