[发明专利]一种高位注浆充填采空区内充填体形态相似模拟装置与方法

权利要求书

1.一种高位注浆充填采空区内充填体形态相似模拟装置，其特征在于，包括工业CT扫描机(2)、采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)、注浆系统和数据采集与处理系统(15)；其中，

采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)的顶部开设有能够关闭的填料口(14)，注浆系统用于向采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)内注入浆体，数据采集与处理系统(15)用于控制工业CT扫描机(2)对不同时段的采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)各截面进行扫描，并利用三维重构技术显示充填浆体在采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)内的形态，实时输出充填浆体在不同横纵截面上的堆积曲线。

2.根据权利要求1所述的一种高位注浆充填采空区内充填体形态相似模拟装置，其特征在于，工业CT扫描机(2)设置在CT扫描机立柱(1)上。

3.根据权利要求1所述的一种高位注浆充填采空区内充填体形态相似模拟装置，其特征在于，采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)采用亚克力材料制成，其底部设置在实验装置底座(10)上，且一端通过可转动铰接结构与实验装置底座(10)活动连接；实验装置底座(10)设置在滑道(11)上，并能够沿着滑道(11)直线往复运动。

4.根据权利要求3所述的一种高位注浆充填采空区内充填体形态相似模拟装置，其特征在于，采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)与实验装置底座(10)之间通过若干可伸缩液压缸(6)支撑。

5.根据权利要求3所述的一种高位注浆充填采空区内充填体形态相似模拟装置，其特征在于，采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)的顶部设置有可伸缩活动顶板(8)，采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)的前后两侧内壁上开始有若干卡槽(9)，通过卡槽(9)在采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)内添加挡板，实现调节采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)的有效长度。

6.根据权利要求5所述的一种高位注浆充填采空区内充填体形态相似模拟装置，其特征在于，实验装置底座(10)能够根据实验需求调整采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)的角度。

7.根据权利要求5所述的一种高位注浆充填采空区内充填体形态相似模拟装置，其特征在于，可伸缩活动顶板(8)的伸缩范围为1000mm～2000mm。

8.根据权利要求5所述的一种高位注浆充填采空区内充填体形态相似模拟装置，其特征在于，注浆系统包括充填泵(12)以及若干设置在采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)顶部的充填漏斗(4)，充填泵(12)的出口分别通过一个充填管道(13)与对应的充填漏斗(4)入口连通。

9.根据权利要求8所述的一种高位注浆充填采空区内充填体形态相似模拟装置，其特征在于，充填漏斗(4)的充填漏斗下部结构(5)呈勾型折弯状，并且出口朝上设置。

10.一种高位注浆充填采空区内充填体形态相似模拟方法，其特征在于，该方法基于权利要求8或9所述的一种高位注浆充填采空区内充填体形态相似模拟装置，包括以下步骤：

1)根据模型相似比确定采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)的有效长度、采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)中添加碎石的高度及特定充填漏斗(4)的下部结构；根据高位注浆充填具体工况确定充填管道(13)末端流量；

2)在指定位置安装高位注浆充填模拟箱右侧可拆卸挡板，调节可伸缩活动顶板(8)的长度，将充填漏斗(4)安装至可伸缩活动顶板(8)上；填装相应高度及粒径的碎石，将带有特定充填漏斗(4)的可伸缩活动顶板(8)安装至碎石上方；

3)利用注浆系统按照设定流量进行注浆，间隔若干时间利用工业CT扫描机(2)对采空区垮落带高位注浆充填模拟箱(3)进行扫描，并利用数据采集与处理系统(15)进行三维重构，实时输出充填浆体在不同截面上的堆积曲线。