[发明专利]一种全断面竖井掘进机泥水出渣模拟实验装置

说明书

本发明提供了一种全断面竖井掘进机泥水出渣模拟实验装置，包括实验水槽、进液组件以及回液组件，所述进液组件包括水箱和进液管路，所述水箱通过进液管路与实验水槽连接，所述进液管路上设置有进液泵，所述回液组件包括回液管路，所述回液管路上布设有回液泵，所述进液管路与实验水槽的连接处分支，分支处依靠流量控制部控制流量，依靠冲刷调节部调节喷向所述实验水槽的冲刷射流角度、高度及方向。本发明可以模拟全断面竖井冲刷射流作用下的排渣过程，研究各设计参数对冲刷排渣性能的影响，具有结构简单、操作简便、实验可靠等优点，能够较好地指导竖井掘进机冲刷排渣系统的设计。

技术领域

本发明涉及掘进实验技术领域，特别涉及一种全断面竖井掘进机泥水出渣模拟实验装置。

背景技术

竖井掘进机钻井是近年来机械化钻井的主要发展方向之一。竖井掘进机开挖直径远大于排浆管直径，施工过程中开挖下来的渣土堆积在开挖仓内，需将渣土高效排出。全断面竖井掘进机的泥水出渣系统主要由冲刷管路和排浆管构成，自冲刷管路中出来的冲刷射流将石渣冲刷至排浆管吸口作用区域，然后泥浆携带着渣土自排浆管排出。国内对全断面竖井掘进机泥水出渣系统的研究少之又少，实际施工中面临着排渣能力不足的问题，这严重制约着施工效率。针对排渣效率低的问题，仅依据工程经验对实际全断面竖井掘进机泥水出渣系统进行优化设计的成本高，周期长，难以有效解决问题。搭建一个全断面竖井掘机泥水出渣模拟实验装置对排渣过程进行模拟测试，有助于指导竖井掘进机冲刷排渣系统的设计。

发明内容

本发明的目的是：针对上述背景技术中存在的不足，提供一种全断面竖井掘进机泥水出渣模拟实验装置，可以模拟不同冲刷排渣结构下的排渣过程，研究各设计参数对冲刷排渣性能的影响。

为了达到上述目的，本发明提供了一种全断面竖井掘进机泥水出渣模拟实验装置，包括实验水槽、进液组件以及回液组件，所述进液组件包括水箱和进液管路，所述水箱通过进液管路与实验水槽连接，所述进液管路上设置有进液泵，所述回液组件包括回液管路，所述回液管路上布设有回液泵，所述进液管路与实验水槽的连接处分支，分支处依靠流量控制部控制流量，依靠冲刷调节部调节喷向所述实验水槽的冲刷射流角度、高度及方向。

进一步地，所述进液管路包括主进液管和分支进液管，所述主进液管的第一端与所述水箱连通，所述主进液管的第二端通过分流器与各个所述分支进液管的第一端连通，所述进液泵连接在所述主进液管上。

进一步地，所述流量控制部包括布设在所述分支进液管上的阀门和流量传感器，用于控制各个所述分支进液管的流量。

进一步地，所述分支进液管的第二端分别连接一进液软管的第一端，所述进液软管的第二端与夹持管的第一端连接，所述夹持管与冲刷调节部连接。

进一步地，所述冲刷调节部包括连接在所述夹持管第二端的喷嘴底座，所述喷嘴底座布设有万向球，所述万向球与喷嘴连接，通过万向球角度调节冲刷射流的角度。

进一步地，所述冲刷调节部包括支撑框架，第一固定件和第二固定件，所述支撑框架架设在所述实验水槽上方，所述支撑框架上开设有第一滑槽，所述第一固定件与所述第一滑槽通过螺栓连接，能够调整纵向位置，所述第一固定件上开设有第二滑槽，所述第二固定件与所述第二滑槽通过螺栓连接，能够调整横向位置，所述第二固定件通过旋转连接的夹套与所述夹持管套接，以使所述夹持管能够调整高度位置以及360度旋转。

进一步地，所述回液管路包括回液主管以及回液软管，所述回液主管的第一端可拆卸安装有吸头，所述吸头具有不同的形式以更换调整，所述回液主管的第二端与所述回液软管的第一端连通，所述回液软管的第二端与所述水箱连通，所述回液泵布设在所述回液软管上。

进一步地，所述回液主管竖直布置，且采用透明有机玻璃制成，所述回液主管或所述回液软管设置有压力传感器及流量传感器。