[实用新型]一种室内覆岩离层量测量及注浆控制模拟系统

说明书

本实用新型公开了一种室内覆岩离层量测量及注浆控制模拟系统，包括二维试验台，二维试验台内从下至上依次设置煤层、直接顶、基本顶、软岩层一、关键层一、软岩层二、关键层二、软岩层三、关键层三、松散层，松散层上表面设加载装置，在关键层三和软岩层三之间设有观测线一和二，关键层二和软岩层二之间设有观测线三和四、关键层一和软岩层一之间设有观测线五和六；观测线一、三和五分别埋在三个关键层内的最底部区域，观测线二、四和六分别埋在三个软岩层内的最顶部区域。本实用新型可准确观测出覆岩离层具体情况及充填后的效果，其注浆控制模拟系统通过三级套筒序列注浆，可控制上位岩层的移动与变形，减小地表沉陷。

技术领域

本实用新型涉及煤矿地表沉陷控制技术领域，特别涉及一种室内覆岩离层量测量及注浆控制模拟系统。

背景技术

我国是一个具有丰富煤炭资源的国家，已探明的煤炭储量约占世界煤炭储量的12.6％，同时也是产煤大国。我国煤炭产量多年来居世界第一位，每年从地下采出的煤炭超过38亿吨。过去几十年，我国煤炭资源在无序、粗放式开采下，许多煤炭资源开采地区地面出现大规模沉陷，地表沉陷对于矿区的生态环境有着巨大的破坏作用，并且伴随带来水土流失、土地荒漠化等环境问题，因此由于煤矿开采带来的沉陷以及相关的环境问题，越来越引起人们的重视。

为了安全开采“三下”煤炭，减少地面沉陷，保护矿区环境，多年来国内外采用了多种不同的开采技术措施。其中，覆岩离层注浆充填减沉是一种控制地表沉陷的新技术，主要是利用从地面布置的钻孔向岩移过程中形成的离层空洞内充填外来材料，从而起到支撑覆岩的作用，以达到降低岩层向地表移动传播的速度。注浆材料随着离层带岩层的弯曲、变形甚至破裂，在高压泵送作用下扩散、运移、堆积并逐渐充实离层空间。

目前，覆岩离层注浆充填技术主要集中于对单一层位进行注浆充填，而这仍然有许多不足之处。第一，由于地层结构的复杂性,在平面上变化较大,难以保证单一注浆层位就是最佳层位；第二，单一层位注浆,一旦因停泵等意外事故, 会导致所注浆的离层面闭合,则无法恢复注浆。即使在该注浆层位之上又形成了新的离层,由于注浆钻孔的结构限制,也难以在上层位注浆。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种室内覆岩离层量测量及注浆控制模拟系统，能够实现多层位注浆充填，使之控制覆岩移动和地表移动变形。

本实用新型的技术方案是：一种室内覆岩离层量测量及注浆控制模拟系统，包括二维试验台，所述二维试验台内从下至上依次设置煤层、直接顶、基本顶、软岩层一、关键层一、软岩层二、关键层二、软岩层三、关键层三、松散层，松散层上表面设置加载装置，在所述关键层三和软岩层三之间设有观测线一和观测线二，关键层二和软岩层二之间设有观测线三和观测线四、关键层一和软岩层一之间设有观测线五和观测线六；观测线一、观测线三和观测线五分别埋在三个关键层内的最底部区域，观测线二、观测线四和观测线六分别埋在三个软岩层内的最顶部区域；从松散层表面分别插入用于注入浆液的注浆套管，注浆套管包括一级套管、二级套管以及三级套管，其中一级套管的下端插入到所述关键层一和软岩层一的交界面处，对应于关键层一和软岩层一之间的离层空间，二级套管的下端插入到所述关键层二和软岩层二的交界面处，对应于关键层二和软岩层二之间的离层空间，三级套管的下端插入到所述关键层三和软岩层三的交界面处，对应于关键层三和软岩层三之间的离层空间。上述所述的煤层、直接顶、基本顶、软岩层一、关键层一、软岩层二、关键层二、软岩层三、关键层三、松散层的材料均采用所要模拟的地区的实际各对应岩层材料。

上述二级套管套设于一级套管外，三级套管套设于二级套管外；所述注浆套管的下端位于该注浆套管所对应层所生成的离层空间的中心位置处，以便于向两侧空间同时注浆。

上述加载装置是通过施力机构施加力到其上的刚性板体，该刚性板体将力传递给所述松散层，用于模拟上部地层产生的重力环境。

上述每条观测线均由19个从左至右布置的观测点组成，且相邻观测点之间的间距相等。