[发明专利]模拟多孔介质岩体渗透通道流体运移试验系统

说明书

本发明公开了一种模拟多孔介质岩体渗透通道流体运移试验系统，属于采矿工程模拟试验技术领域。其包括试验装置、水压水量双控伺服装置、位移压力双控伺服装置和数据采集装置，在试验装置的试验舱内设置有进水加载头、出水加载头、第一腔体、第二腔体及渗透组件，渗透组件包括若干根渗透管，在每根渗透管内均设置有水流开关、流量传感器和孔隙水压传感器，在第一腔体和第二腔体上布设有连接管口，第一腔体和第二腔体之间通过渗透管和连接管口配合连接。本发明以定量化研究不同模拟地质环境下多孔介质岩体在水压和矿压联合作用下渗透通道中流体运移特征，获得不同外界因素影响下岩体内部裂隙流体流量、水压等参数特征。

技术领域

本发明涉及采矿工程模拟试验技术领域，特别涉及一种模拟多孔介质岩体渗透通道流体运移试验系统。

背景技术

矿井水害中，多孔介质岩体中裂隙渗流通道成为造成煤矿重要的突水通道，岩体裂隙渗流突水类型多样、难以探测，成为现今煤矿防治水方面面临的重大问题。根据不完全统计，在过去的20年时间里，由于煤矿中透水事故造成的经济损失高达300多亿元。目前，受水威胁的煤炭储量达100多亿吨，特别是地方煤矿有很多均是开采国营煤矿的边角残煤，开采条件更为复杂，岩体渗流造成的突水的不利因素更显得突出。

为了保证煤炭资源的安全开采，摆脱突水灾害的严重困扰，在水体下及水体上采煤时，防止突水事故的发生，科学合理的设计采场布置方式，进行多孔介质岩体渗透通道流体运移试验，获得多孔介质岩体在在水压和矿压联合作用下的动力学变化特征，是亟待解决的关键问题之一。由于地下采掘工程隐蔽性的特点，使得采煤引起的突水的机理研究和影响因素难以借助现场观测进行研究，室内试验成为解决这一问题的有效手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟多孔介质岩体渗透通道流体运移试验系统，以定量化研究不同模拟地质环境下多孔介质岩体在水压和矿压联合作用下渗透通道中流体运移特征，获得不同外界因素影响下岩体内部裂隙流体流量、水压等参数特征，通过在室内观测进行研究，从而为现场测定提供一定的理论支持。

为实现上述目的，本发明所需解决的技术问题为：如何在水压和矿压联合作用下定量化分析岩体在不同孔隙率、不同数量渗透通道表现出的固流耦合力学特征；不同加载压力和水压作用下，不同级配岩块在特定渗流通道条件下蠕变、流变及压实度特性；不同区域介质岩体内部裂隙中水流量、水压分布情况；松散含沙层岩体在特殊工作环境中溃砂溃水研究。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

一种模拟多孔介质岩体渗透通道流体运移试验系统，其包括试验装置、水压水量双控伺服装置、位移压力双控伺服装置和数据采集装置，所述试验装置包括刚性底座和位于所述刚性底座上的试验台，所述试验台为方形框架结构，所述方形框架结构内的空间形成试验舱，其特征在于：

所述试验舱内设置有进水加载头、出水加载头、第一腔体、第二腔体及渗透组件，所述的试验舱两侧分别设置有第一加载液压缸和第二加载液压缸，所述第一加载液压缸的活柱端连接所述进水加载头，所述进水加载头的另一端与所述第一腔体连接，所述第一腔体通过所述渗透组件连接所述第二腔体，所述第二腔体的另一端连接所述出水加载头，所述第二加载液压缸的活柱端通过连接杆连接所述出水加载头；

所述渗透组件包括若干根平行布置的渗透管，在每根渗透管内均设置有水流开关、流量传感器和孔隙水压传感器，在所述第一腔体和第二腔体上布设有若干个连接管口，所述第一腔体和第二腔体之间通过所述渗透管和连接管口配合连接；

所述进水加载头通过进水管路连接所述水压水量双控伺服装置；

所述第一加载液压缸连接所述位移压力双控伺服装置；

所述数据采集装置通过信号分别连接所述水压水量双控伺服装置、位移压力双控伺服装置、流量传感器和孔隙水压传感器；