[发明专利]一种旋喷固化封孔模拟试验平台及试验方法

摘要

一种旋喷固化封孔模拟试验平台及试验方法，主要由煤/岩体固定台、旋喷钻机、高压注浆泵、浆液搅拌设备、密封效果考察设备等组成。经过筛选的煤(岩)粉、水及其他配料均匀混合后倒入煤/岩体固定台。当试块凝固成型后，利用旋喷钻机在试块中施工一钻孔，在钻杆回撤的过程中，一边提拉一边旋喷密封浆液，均匀的喷抹在钻孔内壁并形成密封层，浆液渗入周边的裂/孔隙中并固化，且隔绝了钻孔与周边的裂/孔隙的连通。为了获得最佳的密封效果，需要调整设备参数及浆液的配比并进行反复的实验。最后利用特制的考察设备对其进行效果检验，检验的结果对提拉速度、旋转速度、旋喷压力、旋喷流量和浆液的配比的选择有着重要的现实意义。

主权项

1.一种旋喷固化封孔模拟试验方法，包括采用模拟试验平台，模拟试验平台包括煤/岩体固定台（1）、旋喷钻机（Ⅰ）、高压注浆泵（10）、浆液搅拌设备（Ⅱ）和密封效果考察设备（Ⅲ）；所述的煤/岩体固定台（1）设在旋喷钻机（Ⅰ）的前部，所述的高压注浆泵（10）与浆液搅拌设备（Ⅱ）相连设在旋喷钻机（Ⅰ）的后部；所述的旋喷钻机（Ⅰ）包括支撑架（9）、设在支撑架（9）上的主机（5），主机（5）的前部设有钻杆（3），钻杆（3）头部设有钻头（2）和喷嘴（4），主机（5）的后部设有与高压注浆泵（10）管线相连的分流器（6），主机（5）一侧设有钻进及提拉速度操作杆（7）和旋转速度操纵杆（8）；所述的浆液搅拌设备（Ⅱ）包括搅拌桶（11）和设在搅拌桶（11）内的搅拌器（12）；所述的密封效果考察设备（Ⅲ）包括孔口管（15）、设在孔口管（15）端面的圆形铁板（16），圆形铁板（16）上设有穿过圆形铁板（16）的铁管（17），铁管（17）经真空泵胶管连接有真空泵（20），真空泵（20）的出口管路上依次设有流量计（19）和压力表（18）；所述的煤/岩体固定台（1）包括支架和设在支架上的箱体，箱体由六块均可独立拆装的固定板构成，板与板之间采用螺栓螺母连接固定；其特征在于，模拟试验方法包括如下步骤：a.打开煤/岩体固定台（1）的盖板，将经过筛选的煤/岩粉、水及粘结胶均匀混合后倒入煤/岩体固定台（1）中，关闭盖板并拧紧板与板之间的螺母，使混合物凝固成型构成煤/岩体试块；b.当试块凝固成型后，打开煤/岩体固定台（1）与旋喷钻机相对一侧的挡板，利用旋喷钻机（Ⅰ）在试块中施工一钻孔（13）,在钻杆(3)回撤的过程中，通过钻杆（3）上的喷嘴（4）旋喷出密封浆液，均匀的喷抹在钻孔（13）内壁并形成密封层（14），浆液渗入周边的裂/孔隙中并固化，隔绝了钻孔（13）与周边的裂/孔隙的连通；c.用密封胶将孔口管（15）固定在钻孔（13）端口，打开真空泵（20）进行抽气直到压力表（18）负压示数稳定后，停止抽气，之后每隔两分钟记录压力表（18）的示数，直到压力表（18）再一次稳定下来，由此得到钻孔（13）内负压变化情况，并绘制成负压P随着时间t变化的曲线；d. 通过压力试验机对试块进行加压，直至试块被破坏，记录测试过程中的抗压强度，在被破坏的试块中选取钻孔壁面处大小约为1cm3的样品，进行扫描电镜分析；e.改变钻孔提拉速度、旋转速度、旋喷压力、旋喷流量和浆液的配比旋喷参数，重复步骤a‑d，获取下一试块样品数据；f.将得到的所有P‑t曲线放在同一坐标进行比较，选取密封效果最好的曲线，并结合抗压测试和扫描电镜的结果选择最佳的旋喷参数。