[发明专利]一种煤岩体三维可视化注浆试验装置及使用方法

权利要求书

1.一种煤岩体三维可视化注浆试验装置，其特征在于：它包括竖向与水平加载系统、立体式装填约束结构、可视化监测系统和调控式注浆系统；其中立体式装填约束结构内设有破碎煤岩体(38)，立体式装填约束结构设置在竖向与水平加载系统中加载，可视化监测系统设置在立体式装填约束结构侧用以观测在加载过程中的变化，调控式注浆系统通过管路向可视化监测系统中的破碎煤岩体(38)注浆；

其中立体式装填约束结构包括镂空正方体框架(9)，镂空正方体框架(9)的下部设有与结构一体化的透浆板(10)，透浆板(10)上开有多个孔洞，镂空正方体框架(9)的左右两侧以及顶部通过可旋转的卡扣(11)均固定有带有防漏台阶结构的加载板(16)，加载板(16)内侧与破碎煤岩体(38)之间设有通过密封条(18)密封的高强度橡胶薄膜(19)，高强度橡胶薄膜(19)与密封条(18)共同防止浆液外漏实现双层防漏，镂空正方体框架(9)前后两面分别通过密封条(18)设置有由特级装甲聚碳酸酯制作的高强度透明板(17)；所述镂空正方体框架(9)的框架上方设有允用以排气的排气孔(13)，排气孔(13)上设有排气管(14)，排气管(14)上设有排气阀(15)；

调控式注浆系统包括可安置耐高压注浆管的底座(32)，立体式装填约束结构设置在底座(32)上，底座(32)上根据需要垂直设置多个相互连接的注浆输送孔(34)，相互连接的注浆输送孔(34)上根据需要设有多个不锈钢注浆管(36)，不锈钢注浆管(36)插入破碎煤岩体(38)中，且在多根不锈钢注浆管(36)之间的间隙内在破碎煤岩体(38)中设置多个复合传感器组。

2.根据权利要求1所述的煤岩体三维可视化注浆试验装置，其特征在于：所述底座(32)上表面边缘处设有用以固定立体式装填约束结构的卡槽，卡槽与立体式装填约束结构之间设有密封条(18)，底座(32)上设有与固定立体式装填约束结构中所有注浆输送孔(34)连接的底座注浆孔(35)，底座(32)下方设有与底座注浆孔(35)连接的法兰盘(33)，法兰盘(33)通过耐高压注浆管(31)顺序连接有可控式高压气动注浆泵(29)和电动水泥搅拌站(28)，耐高压注浆管(31)上设有多通道动态注浆监控系统(30)。

3.根据权利要求1所述的煤岩体三维可视化注浆试验装置，其特征在于：所述注浆输送孔(34)按照5×5分布，不锈钢注浆管(36)为花管，不锈钢注浆管(36)共有4个，等间距布置在底座(32)上。

4.根据权利要求2所述的煤岩体三维可视化注浆试验装置，其特征在于：电动水泥搅拌站(28)搅拌并通过耐高压注浆管(31)注入破碎煤岩体(38)的浆液为含非放射性示踪剂(37)的浆液，采用茜素红或胭脂红等，且含量为浆液总质量的1～5％。

5.根据权利要求1所述的煤岩体三维可视化注浆试验装置，其特征在于：所述复合传感器组包括渗透压力传感器(21)、流速传感器(22)、压力传感器(23)，渗透压力传感器(21)、流速传感器(22)、压力传感器(23)三者分别通过数据线(26)顺序连接数据采集器(24)和数据处理仪(25)，置于破碎煤岩体(38)内的数据线(26)部分外侧设有保护用的套管(27)；渗透压力传感器(21)、流速传感器(22)、压力传感器(23)与不锈钢注浆管(36)平行设置，并在不锈钢注浆管(36)之间布置3～5组，埋设在破碎煤岩体(38)中时，渗透压力传感器(21)埋设在三者传感器的最低位置，压力传感器(23)埋设在三者传感器的最高位置，流速传感器(22)设在三者传感器的中间位置，所述镂空正方体框架(9)的框架上方分别设有允许复合传感器组的数据线(26)通过的导线孔(12)。