[发明专利]模拟深部高应力围岩高压注浆加固的试验装置及方法

说明书

本发明提供一种模拟深部高应力围岩高压注浆加固的试验装置及方法，其中装置包括：加载系统，用于接收控制系统发送的加载方式，并根据加载方式对岩体试样进行三向应力的加载处理；注浆系统，用于接收控制系统发送的注浆方式，并根据注浆方式将浆液注入到进行加载处理后的岩体试样中；控制系统，用于确定对岩体试样进行加载处理的加载方式，并将加载方式发送至加载系统，以及确定注浆方式，并将注浆方式发送至注浆系统；油源系统，用于给加载系统和注浆系统提供恒温恒压状态。实现了真实准确模拟煤矿矿井下岩体及其高应力环境，真实再现煤矿井下围岩注浆过程，为围岩注浆加固试验提供更加准确的依据，提高围岩注浆加固试验的准确性。

技术领域

本发明涉及煤矿深部巷道围岩控制技术领域，尤其涉及一种模拟深部高应力围岩高压注浆加固的试验装置及方法。

背景技术

通过多年研究，我国煤矿已形成基于地质力学测试，以锚固与注浆为核心的巷道安全高效成套支护技术。在浅部地质条件简单、围岩相对较完整的巷道中，锚杆、锚索支护方式得到了广泛应用，技术与经济效益显著。随着煤矿开采深度不断增加，我国千米深部矿井越来越多，巷道围岩的控制难度显著加大。在深部高应力、强采动条件下，围岩流变性强，变形量大且持续时间长，高预应力、强力锚杆支护在一定程度上减少了巷道围岩变形与破坏，但仍存在锚杆破断、支护构件失效、巷道围岩大变形等问题，影响煤矿安全高效生产。松软围岩在高应力强采动作用下的低强度属性特征，是其强烈变形破坏的内在诱因。通过高压劈裂注浆方式，实现对松软围岩的主动改性作用，提高松软围岩强度特征、力学性质及承载能力，突破松软围岩的低强度强变形力学特征属性问题，从而解决深部高应力松软围岩强烈变形破坏难题。

但是，煤矿深部开采条件围岩注浆需要克服高应力、围岩强度，以及浆液黏度造成注浆压力的损耗等，使得要求注浆系统必须具备较高注浆压力，才能有效实现围岩注浆加固目的，避免围岩损伤破坏导致巷道围岩变形破坏加剧。但是，由于对于注浆材料及注浆工艺参数选择不清晰，导致浆液注入时注浆压力极大，超过注浆设备极限注浆压力值，导致难以实现将浆液大量注入煤岩体内部目的，致使煤岩体注浆改性效果不明显。

目前，对于深部高应力开采条件下围岩注浆的基础实验研究考虑围岩真实应力环境较少，且开展的相关试验时试样尺度较小，研究具有一定局限性，对于现场工程实际指导作用不太突出。导致在实际工程应用中，对于注浆材料选择、注浆压力和浆液注入速率等参数控制都存在一定的不确定性和盲目性，致使围岩注浆加固效果不佳。

发明内容

本发明提供一种模拟深部高应力围岩高压注浆加固的试验装置及方法，用以解决现有技术中因无法真实模拟矿井下围岩及高应力环境，难以真实再现井下围岩注浆过程的问题。

本发明提供一种模拟深部高应力围岩高压注浆加固的试验装置，包括：加载系统、注浆系统、控制系统和油源系统；

所述加载系统，用于接收所述控制系统发送的加载方式，并根据所述加载方式对岩体试样进行三向应力的加载处理；

所述注浆系统，用于接收所述控制系统发送的注浆方式，并根据所述注浆方式将浆液注入到进行加载处理后的所述岩体试样中；

所述控制系统，用于确定对所述岩体试样进行加载处理的加载方式，并将所述加载方式发送至所述加载系统，以及确定所述注浆方式，并将所述注浆方式发送至所述注浆系统；

所述油源系统，用于给所述加载系统和所述注浆系统提供恒温恒压状态。

根据本发明提供的一种模拟深部高应力围岩高压注浆加固的试验装置，所述注浆系统包括驱动油缸、中间容器、液压油容器和搅拌电机；

所述驱动油缸，用于将所存储的液压油注入至所述中间容器中，以及接收所述中间容器和/或所述液压油容器注入的液压油；

所述中间容器，用于存储所述驱动油缸注入的液压油和将所存储的液压油注入至所述驱动油缸中，以及将存储注入所需要的浆液和将所述存储的浆液注入至所述岩石试样中；