煤岩注浆试验及光纤传感监测装置

煤岩注浆试验及光纤传感监测装置使用说明

                     一、概述

     恒速恒压注浆系统及配套的光纤传感监测设备的系统性能

1. 具有1套煤岩注浆系统，系统能够实现恒速恒压注浆，注浆压力、流速可调，具有现实的可操作性；

2. 注浆系统提供的平台能够模拟地层温度、压力、渗流条件；

3. 光纤传感监测系统能够获得注浆过程中煤岩体的渗压、电阻率变化情况，通过不同位置的渗压、电阻率变化反映浆液流动情况；

                       二、系统要求

1. 系统组件

根据系统性能要求，煤岩注浆试验及光纤传感监测系统包括煤岩预处理子系统、注浆子系统、地层模拟子系统和监测子系统四个部分，主要技术组件如表所示。

 系统技术组件

2. 系统要求

1）注浆泵

= 1 \* GB3①注浆泵为恒速恒压泵，能够在注浆过程中提供稳定、可调的注浆压力、流量，保障注浆试验的可行性和准确性；

= 2 \* GB3②注浆泵能够实现大多注浆材料的注浆过程，能够适应双液注浆，具有普适性；

= 3 \* GB3③注浆泵通过计算机控制，注浆参数的设置应该灵活、方便；

= 4 \* GB3④能够满足安全要求。

2）注浆管路

注浆管路连接注浆泵与注浆平台，管路保证足够强度。

3）注浆平台

= 1 \* GB3①注浆平台能够为直径12cm的圆柱试块提供注浆空间，能够对试件施加压力，保持恒定温度，模拟渗流场；

= 2 \* GB3②平台强度足够高，能够承受12MPa的注浆压力，安全系数的大于2，压力过大时有预警装置；

= 3 \* GB3③结构紧凑、操作方便、外形美观。

4）监测系统

= 1 \* GB3①监测系统能够获取注浆试块的实时压力、电阻率变化情况，要求有足够的精度；

= 2 \* GB3②监测系统获得的监测数据能够直观观察、方便获取。

                     三、技术指标

注浆系统的技术指标主要包括压力指标、流量指标、监测指标和其他指标。

1. 压力指标：注浆压力0.05~10.0 MPa，可调；地层压力0~12.0 MPa，可调。

2. 流量指标：0.01~600mL/min，可调。

3. 监测指标：压力监测传感器监测精度达到0.25级;电阻率监测传感器精度达到0.1Ω。

4. 其他指标：恒温控制范围20~80℃，可调；渗流压力0~12.0 MPa，可调。

四、注浆系统说明

一、注浆系统意义

    注浆及注浆效果监测的实验室研究是现阶段注浆试验的一个难题，为实现煤岩注浆试验室内化，设计实验室煤岩注浆试验系统。系统能够实现室内高仿真注浆试验，获得煤岩体（孔隙介质、裂隙介质和松散介质）的注浆特性，验证煤岩体的可注性。

二、注浆系统简介

“煤岩注浆试验及光纤传感监测系统”包括注浆系统和监测系统两个部分，注浆系统可以实现恒速恒压注浆，注浆压力、流速可调，模拟反映实际工程现场的条件；监测系统能够监测注浆对象的浆液扩散规律（压力数据、流速数据）。注浆系统简图如图1。

1 监测、控制主机  2注浆泵  3 储浆罐  4 高温、高压注浆平台 5 围压泵  6手动渗流泵 7 电阻率传感元件 8注浆试件  9压力传感元件

图1 注浆系统概略图

                       五、各部分说明

1）监测、控制主机-1：监测注浆系统浆液扩散规律，包括浆液压力、浆液流速等数据；进行注浆参数的设置，控制注浆泵，注浆与监测系统的反馈与调节。

2）注浆泵-2：提供注浆压力，能够适应单、双液注浆。

3）储浆罐-3：浆液储存。

4）高温、高压注浆平台-4：注浆试块固定、加温、加压，提供注浆环境。

5）围压泵-5：设置试件围压。

6）渗流泵-6：提供注浆过程中的渗流压力，模拟地层环境中的渗流场。渗流压力小于16.0MPa

7）电阻率传感元件-7：在进行化学浆液注浆的过程中，分析时间、空间上的环境电阻率变化，在时空上获得试件的浆液扩散规律。

8）注浆试件-8：孔隙介质、裂隙介质、松散介质。

9）压力传感元件-9：获得注浆过程中注浆平台进液端和出液端的浆液压力参数，并能够提供过载保护功能，压力过大保护。

二）注浆试件尺寸说明

注浆试件由高压胶套包裹，试件直径120mm,高200mm,注浆过程中浆液从注浆平台的进液端注入，进行注浆，在裂隙、孔隙中流出的浆液由出液端流出。高压胶套与注浆试块接触面安置电阻率传感器，能够获得注浆过程中注浆试件的电阻率变化情况，以判断浆液的流动扩散情况。如图2所示。