[发明专利]废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置及方法

说明书

本发明提供了一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置及方法，涉及岩石力学测试装置技术领域，该装置包括箱体、水压密封盖、气压密封盖、充水腔体、充气腔体、截锥腔、供水管路、加载系统和监测装置，在箱体内浇筑有混凝土，截锥腔两端的上底分别连接充水腔体和充气腔体，供水管路连接充水腔体，气泵连接充气腔体，加载系统模拟上覆围岩和侧向围岩的压力，监测装置确定密闭墙内的应力和位移变化。利用该装置进行试验，可以通过检测充水腔体中液体的离子浓度可以判断气密性，通过模拟还可以检测密闭墙在不同水压、气压、围岩压力作用下的密闭性，以及应力、位移等情况。

技术领域

本发明涉及岩石力学测试装置技术领域，尤其是提供了一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置及方法。

背景技术

利用废弃矿井进行压缩空气储能成为调节电力供应、对废弃矿井再利用的有效手段。压气储能矿井中的密闭墙用于防止被压缩气体泄出以及阻挡矿井水进入储存压缩气体的区域，与普通密闭墙相比，用于压气储能矿井的密闭墙既要承受矿井水的浸泡及压力，又要承受较大的压缩气体的压力，密闭墙的性能对工程效果影响显著。

当矿井下密闭墙墙体须承受较大压力时，应选用截锥形结构，该密闭墙的性能是研究的重点，现有技术中，中国专利(CN204613207U)公开了一种混凝土防冲密闭墙相似模拟试验装置，用于井下采空区混凝土永久密闭墙的相似模拟和检测密闭墙受冲击时的压力和位移；该技术中没有考虑国标规定的墙体结构形状，不能墙体形状对墙体密闭性、稳固性的影响，且无法检测在矿井水作用下墙体的性能变化，不适用于具有防水挡气功能的密闭墙的墙体检测。中国专利(CN205246290U)公开了一种检测密闭墙密闭性的试验装置，通过探测瓦斯浓度，判断不同材料密闭墙的密闭性，可有效检测密闭材料的阻隔性能；该技术适用于常压下检测固定形状的矩形墙体密闭性的功能，同样不适用于具有防水挡气功能的密闭墙的墙体检测。

不同材质的密闭墙对气、水的密封性能不同，抗压与抗侵蚀能力也不同，若密闭墙的性能不好，会造成压缩空气的溢出以及矿井水的涌入，继而使压气储能系统失去作用。密闭墙的性能测试至关重要，但现有技术不能用于测试在高水压高气压作用下密闭墙性能。

发明内容

为了检测密闭墙在不同水压、气压、围岩压力作用下的密闭性以及应力、位移等情况，方便闭墙的性能测试，本发明提供了一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置及方法，具体的技术方案如下。

一种废弃井巷空间压气储能利用的密闭墙性能测试装置，包括箱体、水压密封盖、气压密封盖、充水腔体、充气腔体、截锥腔、供水管路、加载系统和监测装置，所述箱体内浇筑混凝土，截锥腔两端的上底分别连接充水腔体和充气腔体；所述供水管路连接充水腔体，气泵连接充气腔体，水压密封盖设置在充水腔体的端部，气压密封盖设置在充气腔体的端部；所述加载系统模拟上覆围岩和侧向围岩的压力，所述监测装置确定密闭墙内的应力和位移变化。

优选的是，截锥腔包括第一截锥腔、第二截锥腔、第一圆柱腔、第三截锥腔、第四截锥腔、第二圆柱腔、第五截锥腔、第六截锥腔，并依次通过螺纹连接；所述第一截锥腔的上底与充水腔体的圆形中空盖连接，第六截锥腔的上底与充气腔体上的圆形中空盖连接。

优选的是，箱体的下方设置底座并通过螺栓固定，箱体内灌注混凝土，混凝土与充水腔体、充气腔体、截锥腔共同模拟围岩。

优选的是，截锥腔内设置有应力传感器，应力传感器监测密闭墙内的应力变化，倒截锥密闭墙的墙面上设置有位移传感器，位移传感器监测密闭墙内的位移变化。

优选的是，供水管路包括水泵、水箱、导水管和水压表，水泵通过导水管从水箱内抽水，导水管连接充水腔体上的通水孔，导水管上还设置有水压表。

还优选的是，充气腔体的压气孔连接有导气管，导气管通过气泵连接储气装置，所述导气管上还设置有气压表。