[发明专利]深井含冰充填料浆充填及采场降温实验室模拟装置及方法

摘要

本发明公开了一种深井含冰充填料浆充填及采场降温实验室模拟装置，包括深井模拟机构、含冰充填料浆充填模拟机构和数据采集控制系统，深井模拟机构包括保温箱体、未开采岩体层模拟区域、采场空气调节系统、采场模拟区域和充填体模拟区域；含冰充填料浆充填模拟机构包括料浆搅拌输送模拟机构和下料模拟机构；数据采集控制系统包括未开采岩体层传感器组、采场模拟区域传感器组、充填体模拟区域传感器组、控制器和计算机；本发明还公开了一种深井含冰充填料浆充填及采场降温实验室模拟装置。本发明设计新颖合理，能够很好地用于进行含冰充填料浆均匀充填和深井充填开采的充填体采场降温试验，并用于高温深井地热开采的理论研究，实用性强。

主权项

1.一种深井含冰充填料浆充填及采场降温实验室模拟装置，其特征在于：包括深井模拟机构、含冰充填料浆充填模拟机构和数据采集控制系统，所述深井模拟机构包括立方体框架结构的保温箱体(1)和设置在保温箱体(1)内的上隔板(5‑1)和下隔板(5‑2)，所述保温箱体(1)内位于上隔板(5‑1)上方的区域为未开采岩体层模拟区域(2)，所述未开采岩体层模拟区域(2)内填充有岩体；所述保温箱体(1)内位于上隔板(5‑1)与下隔板(5‑2)之间的区域为采场模拟区域(3)，所述保温箱体(1)内位于下隔板(5‑2)下方的区域为充填体模拟区域(4)，位于未开采岩体层模拟区域(2)的保温箱体(1)为由顶部保温板、左侧保温板、右侧保温板、前侧保温板和后侧保温板构成的底部开口箱体，位于采场模拟区域(3)的保温箱体(1)为由左侧保温板、右侧保温板、前侧保温板和后侧保温板构成的顶部和底部开口箱体，位于采场模拟区域(3)的保温箱体(1)上连接有用于对采场模拟区域(3)内的空气进行调节的采场空气调节系统，位于未开采岩体层模拟区域(2)的保温箱体(1)的顶部保温板内壁上、左侧保温板内壁上、右侧保温板内壁上、前侧保温板内壁上和后侧保温板内壁上均设置有加热腔，位于采场模拟区域(3)的保温箱体(1)的左侧保温板内壁上、右侧保温板内壁上、前侧保温板内壁上和后侧保温板内壁上均设置有加热腔；位于充填体模拟区域(4)的保温箱体(1)为由底部保温板、左侧保温板、右侧保温板和后侧保温板构成的顶部和前侧开口箱体，位于充填体模拟区域(4)的保温箱体(1)的底部保温板内壁上、左侧保温板内壁上、右侧保温板内壁上和后侧保温板内壁上均设置有加热腔，所述加热腔内设置有碳纤维电热板(7)和用于对所述加热腔内的温度进行实时检测的加热腔温度传感器(20)，所述未开采岩体层模拟区域(2)内设置有未开采岩体层传感器安装管(21)，所述采场模拟区域(3)内设置有采场区传感器安装管(22)，所述充填体模拟区域(4)内设置有用于充填含冰充填料浆的抽屉式充填盒(6)，所述抽屉式充填盒(6)内设置有充填区传感器安装管(53)，位于充填体模拟区域(4)的保温箱体(1)的左侧保温板上转动连接有左侧门(8)，位于充填体模拟区域(4)的保温箱体(1)的右侧保温板上转动连接有右侧门(9)；所述含冰充填料浆充填模拟机构包括料浆搅拌输送模拟机构和下料模拟机构，所述料浆搅拌输送模拟机构包括导轨(11)和在导轨(11)上行走的移动小车台架(12)，所述移动小车台架(12)顶部设置有含冰充填料浆搅拌机(13)，所述含冰充填料浆搅拌机(13)的出料口连接有向下倾斜设置的含冰充填料浆输送管道(14)，所述含冰充填料浆输送管道(14)上设置有料浆输送电磁阀(40)，所述移动小车台架(12)包括用于带动移动小车台架(12)的行走轮(12‑1)沿导轨(11)行走的行走电机(15)；所述下料模拟机构包括流浆漏斗(16)、下料板(57)和固定连接在下料板(57)底面上呈蛇形盘旋布置的齿条(17)，所述流浆漏斗(16)的外壁上固定连接有下料电机(18)，所述下料电机(18)的输出轴上固定连接有与齿条(17)相啮合的齿轮(19)，所述流浆漏斗(16)的底部设置有流浆管(25)，所述流浆管(25)上设置有料浆流量控制电磁阀(26)；所述数据采集控制系统包括未开采岩体层传感器组、采场模拟区域传感器组、充填体模拟区域传感器组、控制器(32)和与控制器(32)相接的计算机(33)，所述未开采岩体层传感器组包括布设在未开采岩体层模拟区域(2)内的多个未开采岩体温度传感器(27)，多个未开采岩体温度传感器(27)的信号线均通过未开采岩体层传感器安装管(21)引出到保温箱体(1)外；所述采场模拟区域传感器组包括布设在采场模拟区域(3)内的多个采场模拟区域温度传感器(28)，多个采场模拟区域温度传感器(28)的信号线均通过采场区传感器安装管(22)引出到保温箱体(1)外；所述充填体模拟区域传感器组包括布设在抽屉式充填盒(6)内且用于对充填体的温度进行实时检测的多个充填体温度传感器(34)，多个充填体温度传感器(34)的信号线均通过充填区传感器安装管(53)引出到抽屉式充填盒(6)外；所述流浆漏斗(16)内设置有用于对流浆漏斗(16)内含冰充填料浆的料位进行实时检测的料位传感器(35)，所述加热腔温度传感器(20)的输出端、未开采岩体温度传感器(27)的输出端、采场模拟区域温度传感器(28)的输出端、充填体温度传感器(34)的输出端和料位传感器(35)的输出端均与控制器(32)的输入端连接；所述含冰充填料浆输送管道(14)的底部设置有用于检测流浆漏斗(16)是否已到达其下方的测距传感器(36)，所述测距传感器(36)的输出端与控制器(32)的输入端连接；所述控制器(32)的输出端接有用于驱动行走电机(15)的行走电机驱动器(37)、用于驱动下料电机(18)的下料电机驱动器(38)、用于对碳纤维电热板(7)的通断电进行控制的第一继电器(39)、用于驱动料浆输送电磁阀(40)的第一电磁阀驱动器(41)和用于驱动料浆流量控制电磁阀(26)的第二电磁阀驱动器(42)，所述行走电机(15)与行走电机驱动器(37)的输出端连接，所述下料电机(18)与下料电机驱动器(38)的输出端连接，所述第一继电器(39)串联在碳纤维电热板(7)的供电回路中，所述料浆输送电磁阀(40)与第一电磁阀驱动器(41)的输出端连接，所述料浆流量控制电磁阀(26)与第二电磁阀驱动器(42)的输出端连接。