一种二维可视注浆实验箱及使用方法

技术领域

本发明属于煤炭行业绿色开采技术领域，尤其涉及煤矿注浆充填实验装置领域。

背景技术

在煤矿回采或开掘过程中，常常遇见顶板破碎的地质条件，一般的解决方法就是采用注浆补强技术，通过对顶板破碎地带进行注浆，加固顶板破碎带。在井下矸石固体充填沿空留巷工程或者采空区覆岩冒落区注浆充填工程中，常常采用注浆管路对矸石充填巷旁体或者冒落区内的垮落矸石进行注浆充填加固，填补充填材料之间的空隙。无论是煤矿生产过程中对破碎顶板的注浆补强，还是对井下巷旁支护体和冒落区的充填材料进行注浆充填加固，浆液在破碎顶板和充填材料之间的扩散规律和流动特性往往不被肉眼所见，因而无法准确掌握破碎顶板和充填材料间的空隙是否被充填料浆充满，不利于研究充填料浆的充填性能等内容。因此，为了能够准确掌握充填料浆在破碎顶板或冒落矸石之间的扩散规律和流动性能，方便人们研究充填料浆的充填性能和注浆效果等内容，发明了一种二维可视注浆实验箱及其使用方法。

发明内容

基于上述技术现状，为了能够准确掌握充填料浆在破碎顶板或冒落矸石之间的扩散规律和流动性能，方便人们研究充填料浆的充填性能和注浆效果等内容，本着安全、经济、实用等原则，设计发明了一种二维可视注浆实验箱。

本发明提供如下技术方案：

一种二维可视注浆实验箱，该装置主要由透明亚克力板、固定槽钢、螺丝等构件组成。实验箱的长度和高度均为1m，宽度可根据箱内矸石材料的粒径设计为10cm和15cm两种规格。实验箱的顶板、底板、左板和右板均为厚度1cm的透明亚克力板，前板和后板两面采用厚度1.5cm的透明亚克力板，左板和右板设计宽度根据实验箱规格为11cm或16cm，高度1m。在前板和后板的距离左右两侧边缘5cm处分别刻有深度为0.5cm，宽度为1cm的凹槽，用来使实验箱左板和右板嵌入前板和后板的凹槽内，使四面亚克力板相互咬合，形成固定结构。同时，为了使实验箱上下开口紧密封住，采用长度为1m，宽度根据两种规格设计为13cm或18cm的亚克力板作为实验箱的顶板和底板，采用长度1.1m固定槽钢分别贴在实验箱前板和后板的左右两侧凹槽处，分别在固定槽钢两端头往内4cm位置钻孔，孔的直径比螺丝的直径略大，比螺母的直径小，使螺丝能够有效顶住实验箱的顶板和底板即可。长度15cm或20cm的螺丝从固定槽钢两端孔洞穿入，用螺母拧紧，这样实验箱的顶板和底板能够紧密贴合于实验箱的前板、后板、左板和右板，同时实验箱的前板、后板、左板和右板在固定槽钢的紧固下也严密咬合。在实验箱前板的中央位置钻取一个注浆孔，孔的直径与实验用的注浆管外径一致。在实验箱前板外表面以注浆孔为中心，画出半径间隔为3cm的同心圆，用来观测和描绘充填料浆在破碎矸石或固体充填材料内的扩散流动规律和路径。

一种二维可视注浆实验箱，其具体使用方法为：步骤一，组装注浆实验箱，将四条固定槽钢俩俩对齐，用螺丝先穿入固定槽钢下部空洞，然后依次放入底板、前板和后板，前后和后板之间留有约10cm的间隔，将左板和右板依次沿着前板和后板的凹槽平行插入，再拧紧下部螺丝上的螺帽，此时实验箱呈开口状态；步骤二，将混合的矸石材料或岩石碎块装入实验箱内，待矸石材料或岩石碎块装满之后，盖上顶板，将螺丝穿入固定槽钢上部孔洞，用螺母拧紧；步骤三，将提前制作好的开口方向不同的注浆管从前板中心的注浆孔插入，直到注浆管顶住后板为止，然后开始实施注浆操作，在注浆操作过程中时刻注意浆液从实验箱缝隙或管路溢出等异常情况；步骤四，待注浆操作停止后，用碳素笔在前板和后板分别描绘出浆液在材料中的扩散路径，用测量尺测量浆液的扩散半径，进行科学研究等；步骤五，注浆完毕后，拆卸实验箱，首先将固定槽钢上部螺母拧掉，抽出螺丝，依次拆卸顶板、左板和右板，将箱内材料清理，然后拆卸前板、后板和底板，再拧掉固定槽钢下部螺母和螺丝，最后将各透明亚力克板清洗干净。

本发明具有以下有益之处：

本装置具有一定的创新性、现实可行性、可操作性和经济实用性，结构简单，易于操作，节省大量人力物力财力，减少现场注浆充填的盲目性和不确定性风险，经济适用效果良好，占地面积小，对于研究充填料浆的扩散流动规律和路径、充填效果评价等提供辅助和便利，为后续深入研究奠定基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种二维可视注浆实验箱示意图。

图2为一种二维可视注浆实验箱俯视图。

图中：1、前板；2、后板；3、右板；4、顶板；5、固定槽钢；6、螺丝；7、螺母；8、注浆孔；9、同心圆；10、底板；11、左板、12、凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和2，一种二维可视注浆实验箱，该装置主要由透明亚克力板、固定槽钢5、螺丝6等构件组成。实验箱的长度和高度均为1m，宽度可根据箱内矸石材料的粒径设计为10cm和15cm两种规格。实验箱的顶板4、底板10、左板11和右板3均为厚度1cm的透明亚克力板，前板1和后板2两面采用厚度1.5cm的透明亚克力板，左板11和右板3设计宽度根据实验箱规格为11cm或16cm，高度为1m。在前板1和后板2的距离左右两侧边缘5cm处分别刻有深度为0.5cm、宽度为1cm、的凹槽12，用来使实验箱左板11和右板3嵌入前板1和后板2的凹槽12内，使四面亚克力板相互咬合，形成固定结构。同时，为了使实验箱上下开口紧密封住，采用长度为1m，宽度根据两种规格设计为13cm或18cm的亚克力板作为实验箱的顶板4和底板10，采用长度1.1m固定槽钢5分别贴在实验箱前板1和后板2的左右两侧凹槽12处，分别在固定槽钢5两端头往内4cm位置钻孔，孔的直径比螺丝6的直径略大，比螺母7的直径小，使螺丝6能够有效顶住实验箱的顶板4和底板11即可。长度15cm或20cm的螺丝6从固定槽钢5两端孔洞穿入，用螺母7拧紧，这样实验箱的顶板4和底板10能够紧密贴合于实验箱的前板1、后板2、左板11和右板3，同时实验箱的前板1、后板2、左板11和右板3在固定槽钢5的紧固下也严密咬合。在实验箱前板1的中央位置钻取一个注浆孔8，注浆孔8的直径与实验用的注浆管外径一致。在实验箱前板1外表面以注浆孔8为中心，画出半径间隔为3cm的同心圆9，用来观测和描绘充填料浆在破碎矸石或固体充填材料内的扩散流动规律和路径。

实施例二

一种二维可视注浆实验箱，其具体使用方法为：步骤一，组装注浆实验箱，将四条固定槽钢5俩俩对齐，用螺丝6先穿入固定槽钢5下部空洞，然后依次放入底板10、前板1和后板2，前后1和后板2之间留有约10cm的间隔，将左板11和右板3依次沿着前板1和后板2的凹槽12平行插入，再拧紧下部螺丝6上的螺母7，此时实验箱呈开口状态；步骤二，将混合的矸石材料或岩石碎块装入实验箱内，待矸石材料或岩石碎块装满之后，盖上顶板4，将螺丝6穿入固定槽钢5上部孔洞，用螺母7拧紧；步骤三，将提前制作好的开口方向不同的注浆管从前板中心的注浆孔8插入，直到注浆管顶住后板为止，然后开始实施注浆操作，在注浆操作过程中时刻注意浆液从实验箱缝隙或管路溢出等异常情况；步骤四，待注浆操作停止后，用碳素笔在前板1和后板2分别描绘出浆液在材料中的扩散路径，用测量尺测量浆液的扩散半径，进行科学研究等；步骤五，注浆完毕后，拆卸实验箱，首先将固定槽钢5上部螺母7拧掉，抽出螺丝6，依次拆卸顶板4、左板11和右板3，将箱内材料清理，然后拆卸前板1、后板2和底板10，再拧掉固定槽钢下部螺母7和螺丝6，最后将各透明亚力克板清洗干净。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。