一种盐腔充填模拟装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110030467.7

申请日:

2011.01.26

公开号:

CN102071967A

公开日:

2011.05.25

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||著录事项变更IPC(主分类):E21F 15/00变更事项:发明人变更前:徐玉龙 杨春和 施锡林变更后:徐玉龙 杨春和 施锡林 冀国栋 张桂民 王光进|||实质审查的生效IPC(主分类):E21F 15/00申请日:20110126|||公开

IPC分类号:

E21F15/00; E21F15/10; G01N13/00; G01N15/04; G01B11/02; G01B11/26

主分类号:

E21F15/00

申请人:

中国科学院武汉岩土力学研究所

发明人:

徐玉龙; 杨春和; 施锡林

地址:

430071 湖北省武汉市武昌小洪山

优先权:

专利代理机构:

武汉宇晨专利事务所 42001

代理人:

王敏锋

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内容摘要

本发明公开了一种盐腔充填模拟装置,由搅拌装置、泵送装置、模拟盐腔和采像装置四部分组成。搅拌装置、泵送装置和模拟盐腔之间分别通过输浆软管和送浆软管连接,采像装置的摄像头放置于模拟盐腔前,由电脑控制。通过对腔盖设置的主口、副口与套管、中心管、副口空心塞、主口塞进行多类型配合,模拟盐腔可实现单腔、双腔、连通多腔的模拟。本发明结构简单,使用方便,可模拟不同充填工艺下、多种形状腔体中充填浆体在卤水中扩散、沉降现象,并测定其的水平迁移距离和休止角,研设备现象清晰,功能多元。

权利要求书

1: 一种盐腔充填模拟装置, 它由搅拌装置、 泵送装置、 模拟盐腔和采像装置四部分组 成, 其特征在于 : 搅拌装置包括搅拌腔 (4) 、 搅拌器 (5) 及支架底座 (1) 、 支架支撑杆 (2) 、 支 架横梁 (3) , 支架支撑杆 (2) 固定在支架底座 (1) 上, 支架横梁 (3) 在支架支撑杆 (2) 上锁 定, 搅拌器 (5) 固定在支架横梁 (3) 上, 搅拌腔 (4) 放置在支架底座 (1) 上; 泵送装置包括 蠕动泵 (7) 、 流量计 (6) 、 输浆软管 (8) 和送浆软管 (9) , 输浆软管 (8) 一端放置在搅拌腔 (4) 内, 另一端与蠕动泵 (7) 的入口连接, 蠕动泵 (7) 上安装流量计 (6) , 蠕动泵 (7) 出口与送浆 软管 (9) 一端连接, 送浆软管 (9) 另一端连接中心管 (10) ; 模拟盐腔包括充填腔 (15) 、 腔盖 (13) 、 套管 (12) 、 中心管 (10) 、 副口空心塞 (23) 、 主口塞 (14) 和出液软管 (11) , 中心管 (10) 插入套管 (12) 中, 套管 (12) 与腔盖 (13) 中心处的主口 (19) 螺纹配合, 接缝处设阻水橡胶垫 圈 (17) , 套管 (12) 通过出液口 (22) 连接外接软管, 腔盖 (13) 上任一副口 (18) 与副口空心 塞 (23) 螺纹配合, 接缝处设有阻水橡胶垫圈 (17) , 副口空心塞 (23) 空心处与出液软管 (11) 无缝阻水配合, 腔盖 (13) 上的副口 (18) 与副口塞 (14) 螺纹配合, 接缝处设阻水橡胶垫圈 (17) , 充填腔 (15) 与腔盖 (13) 螺纹配合, 充填腔 (15) 在接缝处设有阻水橡胶垫圈 (17) ; 采 像装置的摄像头 (16) 放置于充填腔 (15) 前, 通过数据传输电缆与电脑连接。
2: 根据权利要求 1 所述的一种盐腔充填模拟装置, 其特征在于 : 所述的腔盖 (13) 上中 心开设一主口 (19) , 四周均布 12 个尺寸相同的副口 (18) , 主口 (19) 与套管 (12) 或主口塞 (14) 螺纹配合, 接缝处设阻水橡胶垫圈 (17) , 副口 (18) 与副口空心塞 (23) 或副口塞 (14) 螺纹配合, 接缝处设阻水橡胶垫圈 (17) , 充填腔 (15) 与腔盖 (13) 螺纹配合, 接缝处设阻水 橡胶垫圈 (17) 。
3: 根据权利要求 1 所述的一种盐腔充填模拟装置, 其特征在于 : 所述的套管 (12) 一端 内嵌封堵套 (20) , 与中心管 (10) 无缝阻水配合, 另一端内嵌漏液槽 (21) , 套管 (12) 外形对 称, 两端均开设螺纹, 都与主口 (19) 配合, 套管 (12) 中间开设出液口 (22) 与外接软管连接。
4: 根据权利要求 1 所述的一种盐腔充填模拟装置, 其特征在于 : 所述的副口空心塞 (23) 空心处与中心管 (10) 或出液软管 (11) 无缝阻水配合。

说明书


一种盐腔充填模拟装置

    技术领域 本发明属于盐类矿床水溶开采试验领域, 更具体涉及一种盐腔充填模拟装置, 它 适用于充填浆体在充有卤水的盐腔中的扩散、 沉降分析以及不同形状腔体的充填方法和工 艺研究。
     背景技术 由于盐岩具有很好的流变性, 废弃盐腔在封井后腔体体积不断收缩, 容易诱发地 面沉陷等地质灾害, 严重则会出现大面积陷坑, 如安徽定远、 江西周田等地近期都发生了盐 矿开采诱发的大规模地面沉陷, 污染地下水系, 造成了严重的环境污染。 因此合理处置废弃 盐腔具有重要的环保意义。在废弃盐腔中充填工业废渣、 石油废渣等既能解决废渣地面囤 积污染环境, 又能有效抑制开采后的地面沉降, 一举多得。目前, 国内对盐腔充填的研究尚 属空白, 回填施工过程中存在大量亟待解决的技术瓶颈, 因此, 制作一套能模拟现场盐腔充 填的装置探究充填浆体性质、 充填方法及充填工艺成为亟待开展的工作。
     对水溶开采形成的盐腔实施充填, 通常可以采用以下步骤 : 将加入助凝剂的废渣 和卤水按照不同的比例在地面调配成浓度不同的充填浆体, 通过采卤管道将浆体输送到充 满卤水的盐腔中。 充填浆体注入充满卤水的盐腔后, 首先会在卤水中扩散, 在水平方向迁移 一定距离后开始沉降, 沉降后形成具有一定厚度和角度的锥形沉淀体, 这个角度称为休止 角。水平迁移距离是衡量充填浆体扩散程度的重要指标, 若充填浆体在卤水中的水平迁移 距离过小, 浆体就无法扩散至腔内距离井口较远处, 导致充填体无法充满盐腔。 休止角是衡 量充填浆体沉降效果的重要指标, 休止角若过大, 充填时需要不断提升进浆管口, 浆体也无 法完全充满盐腔。 充填体若不能充分充满盐腔, 将严重削弱通过充填改变围岩的应力分布, 抑制盐腔体积收缩, 最终控制地表沉陷的目的。 所以观测充填浆体在卤水中的沉降、 扩散现 象, 测定水平迁移距离和休止角, 是研究充填效果的重要依据。在现场盐腔充填中, 观测浆 体的扩散、 沉降现象是不现实的, 水平迁移距离与时间的关系及最终休止角的监测数据亦 无法测量。所以可在实验室建立盐腔模拟装置, 观测浆体在卤水中扩散、 沉降现象, 测定水 平迁移距离和休止角, 研究浆体的扩散、 沉降性质, 优化充填方法和工艺。
     充填研究中, 首先要对不同浓度的充填浆体水平迁移性和休止角进行研究。同时 可在充填浆中添加缓冲剂以调节充填浆体在卤水中的水平迁移性和沉降后的休止角。 根据 模拟结果, 可确定最佳的充填浆体浓度、 最佳缓凝剂种类及添加量。
     其次, 充填工艺方面, 充填浆体的流速、 中心管距离腔底的距离 (管底距) 、 充填量 和充填时间间隔对充填体在卤水中的扩散、 沉降具有较大影响, 最佳流速、 最佳管底距、 最 佳充填量及最佳的充填时间间隔的确定需要室内实验详细的模拟, 通过观测充填浆体在各 种充填方法和工艺条件下扩散、 沉降现象, 测定水平迁移距离和休止角, 优选充填工艺。
     再次, 石盐水溶开采方式不尽相同, 有单井对流开采形成的单腔, 有对井开采形成 的双腔, 还有因为过度开采形成的连通多腔。 对不同形状的腔体进行充填时, 其方法和工艺 相差甚大, 在进行充填研究中需要区别对待。室内充填模拟时腔体尺寸需要和现场腔体尺
     寸尽可能的满足相似关系, 再根据相似比关系, 指导现场充填各项参数。
     目前用于模拟盐腔充填的仪器还未见公开报道。由此, 本发明设计了一套测定盐 腔充填模拟的装置。 应用此装置开展试验研究, 可以观测不同浓度、 添加不同含量不同种类 缓凝剂后的充填浆体在卤水环境中腔体内扩散、 沉降现象, 并能测定充填浆体的水平迁移 距离及沉淀后的休止角, 据此确定充填浆体最佳浓度、 最佳的缓凝剂种类及含量。 应用此装 置, 可以对充填工艺进行探究, 通过调节充填浆体流速、 管底距、 充填量及充填时间间隔, 观 测不同充填工艺下充填浆体在卤水中的扩散、 沉降现象, 测定水平迁移性及休止角, 优化充 填工艺。同时, 本发明还可根据现场盐腔分布, 模拟不同腔体形状, 确定最佳充填方法及工 艺, 为盐腔现场充填提供技术依据以及理论支持。 发明内容
     本发明的目的在于提供了一种盐腔充填模拟装置, 结构简单, 使用方便, 可模拟不 同的充填工艺、 不同的腔体形状下充填浆体在充有卤水的腔体中迁移扩散、 沉降现象, 并可 测定水平迁移距离及休止角。装置设备现象清晰, 功能多元。
     本发明解决技术问题所采用的方案是 : 一种盐腔充填模拟装置, 该装置由四部分组成。第一部分是搅拌装置, 主要由搅拌腔、 搅拌器及支架底座, 支架支撑杆、 支架横梁组成, 作用是搅拌充填浆体 ; 第二部分是泵送装 置, 包括蠕动泵、 流量计、 输浆软管和送浆软管, 作用是将充填浆体输送到模拟盐腔中, 通过 输浆软管与搅拌装置连接 ; 第三部分是模拟盐腔, 是实验装置的主体部分, 包括充填腔、 腔 盖、 套管、 中心管、 副口空心塞、 副 (主) 口塞和出液软管等, 作用是模拟盐腔充填现象, 通过 送浆软管与泵送装置连接 ; 第四部分是采像装置, 主要包括摄像头, 其作用是对充填浆体在 卤水中的扩散、 沉降现象进行采像。各部分具体连接关系是 : 一种盐腔充填模拟装置, 它 由搅拌装置、 泵送装置、 模拟盐腔、 摄像头组成, 其特征在于 : 搅拌装置包括搅拌腔、 搅拌器 及支架底座、 支架支撑杆、 支架横梁, 支架支撑杆固定在支架底座上, 支架横梁在支架支撑 杆上下移动并锁定, 搅拌器固定在支架横梁上, 搅拌腔放置在支架底座上, 泵送装置包括蠕 动泵、 流量计、 输浆软管和送浆软管, 输浆软管一端放置在搅拌腔内, 另一端与蠕动泵的入 口连接, 蠕动泵上安装流量计, 蠕动泵出口与送浆软管一端连接, 送浆软管另一端连接中心 管, 模拟盐腔包括充填腔、 腔盖、 套管、 中心管、 副口空心塞、 副 (主) 口塞和出液软管, 中心管 插入套管或副口空心塞中, 套管通过出液口连接外接软管, 主口与套管或主口塞螺纹配合, 在接缝处设有阻水橡胶垫圈, 副口空心塞与腔盖上任一副口螺纹配合, 副口在接缝处设有 阻水橡胶垫圈, 副口空心塞空心处与出液软管无缝阻水配合, 充填腔与腔盖螺纹配合, 充填 腔在接缝处设有阻水橡胶垫圈, 摄像头放置于充填腔前, 通过数据传输电缆与电脑连接。
     第一部分搅拌装置, 其特征在于 : 支架支撑杆固定在支架底座上, 支架横梁可在支 架支撑杆上下移动并可锁定在任一位置, 方便搅拌腔的取放。 搅拌器固定在支架横梁上。 搅 拌腔放置在支架底座上后, 通过调节支架横梁高度, 使搅拌器的叶片浸入搅拌腔内的浆体。 搅拌器的叶片和搅拌腔使用高强度塑料, 以抵抗卤水的腐蚀性。
     第二部分泵送装置, 其特征在于 : 泵送装置与搅拌装置通过输浆软管连接, 输浆软 管一端放置在搅拌腔内, 另一端与蠕动泵的入口连接, 充填浆体通过输浆软管从搅拌装置 进入泵送装置。蠕动泵能够显示流量, 可通过蠕动泵上的流量计直接读取流量。蠕动泵的出口与送浆软管一端连接, 送浆软管另一端与模拟盐腔部分的中心管连接, 充填浆体通过 送浆软管从泵送装置进入模拟盐腔部分。 根据探索性实验的要求, 蠕动泵的流量范围大, 并 配有数字流量计, 可精确控制浆体流量。输浆软管和送浆软管均采用耐腐蚀橡胶软管。
     第三部分模拟盐腔, 其特征在于 : 充填腔与腔盖螺纹配合连接, 充填腔在两者接缝 处设有橡胶垫圈以阻水。充填腔圆柱体, 直径是高度的 2 倍, 采用钢化玻璃材料, 质地透明, 便于清晰观测浆体在卤水中扩散和沉降现象。腔盖中心处开设主口, 周围分布 12 个副口, 副口的尺寸均相同, 主口直径比副口要大一些。腔盖透明, 由于腔盖与多个部件配合, 要求 材质强度高, 故采用高强度钢化玻璃。 腔盖主口与套管或主口塞螺纹配合连接, 主口设橡胶 圈堵水。套管中心处可插入中心管, 套管内一端内嵌封堵套, 与中心管配合, 另一端内嵌漏 液槽, 套管外形对称, 两端均开设螺纹, 都与主口配合, 套管中间开设出液口, 出液口与外接 软管连接。 当套管漏液槽端向下时, 卤水可通过漏液槽进入套管, 再从出液口流至外接软管 进入废液池 ; 当套管封堵套端向下时, 卤水则不能通过套管流出。 中心管是一段长度大于充 填腔高度的硬质透明管, 可在套管内上下移动, 充填浆体通过中心管流至充填腔内。 腔盖上 开设的副口与副口空心塞或副口塞螺纹配合连接, 副口在接缝处设阻水橡胶垫圈。中心管 插入副口空心塞中, 可在副口空心塞中上下移动, 副口空心塞内嵌封堵套, 以阻止卤水从空 心塞与中心管接合处渗出。主口塞和副口塞用来堵住主口或者副口, 主口塞和副口塞形状 相同, 主口塞直径比副口塞直径略大。 出液软管与副口空心塞连接, 出液软管一段是一段长 度略大于腔盖厚度、 与中心管材质直径相同、 长度稍长于副口空心塞高度的硬质管, 可插入 副口空心塞中。
     第四部分采像装置, 其特征在于 : 摄像头放置在充填腔外一定距离处, 通过调整此 距离, 达到最佳拍摄效果。摄像头与通过数据传输线与电脑连接。在电脑控制下, 摄像头既 可录像, 又可定时采像。得到的照片通过软件进行灰度处理, 得出水平迁移距离以及休止 角。
     为抵抗卤水的高腐蚀性, 搅拌器叶片采用高强塑料制作, 腔盖、 输送浆管均采用非 金属制品。
     为提高模拟盐腔的密封性, 主要部件配合处采用螺纹配合、 橡胶垫圈堵水措施, 中 心管与其他部件配合处均设置封堵套。
     为了清楚观测充填浆体的扩散现象, 充填腔、 腔盖、 套管、 中心管、 主口塞、 副口塞、 副口空心塞均采用透明度极高的钢化玻璃加工而成。摄像头既可以定时采像, 又可实时录 像, 以便实验者回顾实验现象。 利用软件对拍摄的图片进行灰度分析, 得出水平迁移距离和 休止角。
     为了研究浆体流量对扩散、 沉降的影响, 选用具有较大流量范围的蠕动泵, 蠕动泵 上设有数字流量计, 以精确控制流量。
     为了研究中心管与腔底距离对充填的影响, 特别设置了可在套管和副口空心塞中 上下移动的中心管, 通过观测浆体在腔体内不同位置出浆后的扩散和沉降现象, 研究充填 工艺。
     为模拟单井对流开采法形成的腔体和对井直流开采法形成的腔体, 特设置中心管 和套管之间配合, 中心管与套管之间一端嵌橡皮套圈封堵, 另一端嵌漏液槽可自由出入卤 水。套管两端管外壁均刻有螺纹, 可与腔盖主口配合。当漏液槽在下端时, 将副口全部用副口塞塞住, 可模拟单腔 ; 当封堵橡胶圈在下端时, 主口可与其他任一副口或多个副口模拟双 腔或多腔。
     为模拟多井连通腔, 腔盖开设 12 个副口, 可按照现场井间距, 根据相似关系, 在 12 个副口和 1 个主口中确定合适的口, 再用副 (主) 口塞堵住其他口, 进行多井连通腔的充填模 拟研究。
     本发明的主要优点有 : 1) 可观测不同浓度充填浆体在卤水中的扩散、 沉降现象, 并测定其水平迁移距 离及休止角 ; 2) 可观测添加不同种类缓冲剂的充填浆体在卤水中的扩散、 沉降现象, 并测定 其水平迁移距离及休止角 ; 3) 可观测添加不同含量缓冲剂的充填浆体在卤水中的扩散、 沉降现象, 并测定 其水平迁移距离及休止角 ; 4) 可通过控制中心管与腔底的距离, 实现回填工艺的优化 ; 5) 可精确控制浆体的流量, 从浆体流量角度来优化充填工艺 ; 6) 可通过控制充填量和充填间隔时间, 从充填量和充填间隔时间角度来优化充 填工艺 ; 7) 可模拟单井对流法开采形成的腔体, 模拟双井直流开采法形成的腔体, 以及 多井连通形成的腔体 ; 8) 可与现场腔体达到很好的相似比。 附图说明 图 1 为一种盐腔充填模拟装置的结构示意图 图 2 为一种盐腔充填模拟装置的腔盖俯视图 图 3 为一种盐腔充填模拟装置的腔盖剖面图 图 4 为一种盐腔充填模拟装置的套管中心管配合前视图 图 5 为一种盐腔充填模拟装置的套管中心管配合俯视图 图 6 为一种盐腔充填模拟装置的副口空心塞与中心管配合前视图 图 7 为一种盐腔充填模拟装置的副口空心塞与中心管配合俯视图 图 8 为一种盐腔充填模拟装置的副 (主) 口塞前视图和俯视图 图 9 为一种盐腔充填模拟装置的漏液槽剖面图 图 10 为一种盐腔充填模拟装置的充填腔立体图 图中标号对应的名称为 : 1—支架底座、 2—支架支撑杆、 3—支架横梁、 4—搅拌腔、 5—搅拌器、 6—流量计、 7—蠕 动泵、 8—输浆软管、 9—送浆软管、 10—中心管、 11—出液软管、 12—套管、 13—腔盖、 14—副 (主) 口塞、 15—充填腔、 16—摄像头、 17—橡胶垫圈、 18—副口、 19—主口、 20—封堵套、 21— 漏液槽、 22—出液口、 23—副口空心塞。
     具体实施方式
     下面结合附图对本发明进一步的详细阐述 :由图可知, 盐腔充填模拟装置主要包括 : 搅拌装置 : 支架底座 1、 支架支撑杆 2、 支架横 梁 3、 搅拌腔 4、 搅拌器 5 ; 泵送装置 : 蠕动泵 7、 流量计 6、 输浆软管 8、 送浆软管 9 ; 模拟盐腔 装置 : 充填腔 15、 腔盖 13(设有主口 19、 副口 18) 、 中心管 10、 套管 12(设有封堵套 20、 漏液 槽 21、 出液口 22) 、 副 (主) 口塞 14、 橡胶垫圈 17、 副口空心塞 23 ; 摄像装置 : 摄像头 16。
     一种盐腔充填模拟装置, 该装置由四部分组成。 第一部分是搅拌装置, 主要由搅拌 腔 4、 搅拌器 5 及支架底座 1、 支架支撑杆 2、 支架横梁 3 组成, 作用是搅拌充填浆体 ; 第二部 分是泵送装置, 包括蠕动泵 7、 流量计 6、 输浆软管 8 和送浆软管 9, 作用是将充填浆体输送 到模拟盐腔中, 通过输浆软管 8 与搅拌装置连接 ; 第三部分是模拟盐腔, 包括充填腔 15、 腔 盖 13、 套管 12、 中心管 10、 副口空心塞 23、 主 (副) 口塞 14 和出液软管 11, 作用是模拟盐腔 充填现象, 通过送浆软管 9 与泵送装置连接 ; 第四部分是采像装置, 主要包括摄像头 16, 主 要包括摄像头, 其作用是对充填浆体在卤水中的扩散、 沉降现象进行采像。其连接关系是 : 支架支撑杆 2 固定在支架底座 1 上, 支架横梁 3 可在支架支撑杆 2 上下移动并可锁定在任 一位置。搅拌器 5 固定在支架横梁 3 上。搅拌腔 4 放置在支架底座 1 上。输浆软管 8 一端 放置在搅拌腔 4 内, 另一端与蠕动泵 7 的入口连接, 蠕动泵 7 上内嵌流量计 6, 蠕动泵 7 出口 与送浆软管 9 一端连接, 送浆软管 9 另一端连接中心管 10。中心管 10 插入套管 12 或副口 空心塞 23 中, 形成无缝阻水配合。套管 12 通过出液口 22 连接外接软管, 通入废液池。主 口 19 与套管 12 或主口塞 14 螺纹配合, 并在接缝处设有阻水橡胶垫圈 17。副口空心塞 23 与腔盖 13 上任一副口 18 螺纹配合, 副口 18 在接缝处设有阻水橡胶垫圈 17。副口 18 不仅 可与副口空心塞 23 螺纹配合, 还可与主 (副) 口塞 14 螺纹配合, 操作中可按实际要求进行设 置。副口空心塞 23 空心处与出液软管 11 无缝阻水配合。充填腔 15 与腔盖 13 螺纹配合, 充填腔 15 在接缝处设有阻水橡胶垫圈 17。摄像头 16 放置于充填腔 15 一定距离前, 通过数 据传输电缆与电脑连接。
     各部分具体连接关系是 : 搅拌装置部分 : 搅拌腔 4 放置在支架底座 1 上。搅拌器 5 固定在支架横梁 3 上, 支架横 梁 3 可在支架支撑杆 2 上下移动并可锁定在任一位置, 方便放置搅拌腔。
     泵送装置部分 : 蠕动泵 7 的流量范围大, 并配有数字流量计 6, 可精确控制浆体流 量。输浆软管 8 放置在搅拌腔 15 中, 另一端连接蠕动泵 7 进口, 送浆软管 9 连接蠕动泵 7 出口。
     模拟盐腔部分 : 充填腔 15 与腔盖 13 螺纹配合, 充填腔 15 在两者接缝处设有橡胶 垫圈 17。腔盖 13 中心处开设主口 19, 周围分布 12 个副口 18, 副口 18 的尺寸均相同, 主口 19 直径比副口 18 要大一些。主口塞 14 或副口塞 14 形状相同, 主口塞直径比副口塞直径略 大。中心管 10 长度大于充填腔高度, 可在套管 12 内上下移动。套管 12. 一端内嵌封堵套 20, 与中心管 10 无缝配合, 另一端内嵌漏液槽 21, 套管 12 外形对称, 两端均开设螺纹, 都与 主口 19 配合, 套管 12 中间开设出液口 22。中心管 10 与副口空心塞 23 无缝配合, 但可在副 口空心塞 23 中上下移动, 副口空心塞内嵌封堵套 20。出液软管 11 一端连接长度略大于腔 盖厚度、 与中心管材质直径相同、 长度稍长于副口空心塞高度的硬质管, 可插入副口空心塞 23 中。
     模拟单腔时, 模拟盐腔部分连接方式是 : 将副口塞 14 拧到腔盖 13 上所有的副口 18。将套管 12 拧到主口 19 处, 套管 12 设有漏液槽 21 端向下, 套管 12 上的出液口 22 与外接软管连接, 通向废液池。将中心管 10 插入 套管 12 中, 中心管 10 外端与送浆软管 9 连接, 调整中心管 10 到合适高度。副口 18 与副口 塞 14、 套管 12 与主口 19 均用螺纹配合, 副口、 主口上方均设具有一定厚度的橡胶垫圈 17, 以此提高密封性, 防止卤水从部件接合处渗出。
     模拟双腔时, 模拟盐腔部分连接方式是 : 在腔盖 13 上所有的开口处 (包括主口 19、 副口 18) 取合适两口, 将不使用的副口或主 口均用副 (主) 口塞 14 拧紧。假设选取的均为副口, 则取两个副口空心塞 23, 拧在两个副口 上, 将中心管 10 插入其中一个副口空心塞 23 上, 中心管 10 外端连接送浆软管 9, 另个一副 口空心塞 23 连接出液软管 11, 出液软管 11 连接废液池。如果选取的两口中需要用到主口 19, 则将套管 12 倒置, 让内嵌封堵套 20 端向下, 拧到主口上 ; 若不用主口 19, 则将主口塞 14 拧到主口上即可。
     模拟连通多腔时, 模拟盐腔部分连接方式与双腔类似, 不同之处是多腔模拟设多 个口出液。
     采像装置 : 摄像头 16 放置在充填腔 15 一侧, 通过电脑控制摄像头 16 使其处于最 佳取像位置。 应用该装置开展试验研究的典型实施例如下 : 实例 1 : 单腔充填时, 浆体最佳浓度的确定。
     输浆软管 8 一端连接蠕动泵 7 进口, 送浆软管 9 一端连接蠕动泵 7 出口, 一端连接 中心管 10。将副口塞 14 拧到腔盖 13 上所有的副口 18, 套管 12 拧到主口 19 处, 套管 12 设 有漏液槽 21 端向下, 套管 12 上的出液口 22 与外接软管连接, 通向废液池。腔盖 13 拧到充 填腔 15 上, 将中心管 10 插入套管 12 中, 调节中心管 10, 固定管底距。
     将充填腔 15 充满卤水。将工业废渣和卤水按照拟定的比例倒入搅拌腔 4 中, 启动 搅拌机 5, 搅拌均匀后, 关闭搅拌器 5, 抬升支架横梁 3, 将输浆软管 8 另一端浸入搅拌腔 4 中 的浆体中。通过流量计 6 将流速设置在固定值。用电脑启动摄像头 16, 进入录像模式, 启动 蠕动泵 7, 充填浆体通过中心管 10 进入充填腔 15, 同时将同体积的卤水置换出, 卤水通过套 管 12 下端内侧的漏液槽 21 流到套管内, 再从套管侧边的出液口 22 流到废液池中。一段时 间后停止蠕动泵 7。浆体扩散现象稳定后将摄像头 16 切换至定时采像模式。
     沉降完毕后, 清理充填腔 15, 改变工业废渣和卤水的浓度, 按照上述步骤重复实 验。
     多组试验完毕后, 将拍摄的相片进行灰度处理, 得出每组实验水平迁移距离和休 止角, 比较得出最佳工业废渣和卤水的比例, 换算得出最佳充填浆体浓度。
     实例 2 : 双腔充填时, 最佳管底距的确定。
     某盐矿一采区采用对井直流法开采形成双腔, 井距 74.78m, 平均腔高 50m, 模拟充 填腔高度 0.5m, 根据相似关系, 在腔盖 13 选择的两口距离应该为 0.75m, 经测量, 口距为 0.75m 的是两个副口。
     将不使用的副口 18 和主口 19 均用副 (主) 口塞 14 拧紧。取两个副口空心塞 23, 拧到选取的副口上, 将中心管 10 插入其中一个副口空心塞 23 上, 中心管 10 外端连接送浆 软管 9 的一端, 出液软管 11 插入另个一副口空心塞 23, 出液软管 11 连接废液池。腔盖 13 拧到充填腔 15 上, 送浆软管 9 另一端连接蠕动泵 7 出口, 蠕动泵 7 进口接输浆软管 8。
     调节中心管 10, 设置一个管底距值。将充填腔 15 充满卤水。按照实例一中的方法 在搅拌装置中将固定浓度的充填浆体搅拌均匀, 输浆软管 8 放入搅拌腔 4, 固定流速。启动 摄像头 16, 进入录像模式。启动蠕动泵 7, 充填浆体通过中心管 10 进入充填腔 15 中, 置换 出的同体积卤水从出液软管 11 流至废液池。一段时间后关闭蠕动泵 7。待充填腔 15 内的 浆体扩散稳定后, 切换摄像头 16 的模式, 进入定时采像模式。
     沉降完毕后, 清理充填腔 15, 改变管底距, 按照上述步骤重复实验。
     多组试验完毕后, 将拍摄的相片进行灰度处理, 得出每组实验水平迁移距离和休 止角, 再进行比较, 得出最佳管底距。

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1、10申请公布号CN102071967A43申请公布日20110525CN102071967ACN102071967A21申请号201110030467722申请日20110126E21F15/00200601E21F15/10200601G01N13/00200601G01N15/04200601G01B11/02200601G01B11/2620060171申请人中国科学院武汉岩土力学研究所地址430071湖北省武汉市武昌小洪山72发明人徐玉龙杨春和施锡林74专利代理机构武汉宇晨专利事务所42001代理人王敏锋54发明名称一种盐腔充填模拟装置57摘要本发明公开了一种盐腔充填模拟装置,由搅拌装。

2、置、泵送装置、模拟盐腔和采像装置四部分组成。搅拌装置、泵送装置和模拟盐腔之间分别通过输浆软管和送浆软管连接,采像装置的摄像头放置于模拟盐腔前,由电脑控制。通过对腔盖设置的主口、副口与套管、中心管、副口空心塞、主口塞进行多类型配合,模拟盐腔可实现单腔、双腔、连通多腔的模拟。本发明结构简单,使用方便,可模拟不同充填工艺下、多种形状腔体中充填浆体在卤水中扩散、沉降现象,并测定其的水平迁移距离和休止角,研设备现象清晰,功能多元。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书7页附图3页CN102071971A1/1页21一种盐腔充填模拟装置,它由搅拌装置、泵送装置、。

3、模拟盐腔和采像装置四部分组成,其特征在于搅拌装置包括搅拌腔(4)、搅拌器(5)及支架底座(1)、支架支撑杆(2)、支架横梁(3),支架支撑杆(2)固定在支架底座(1)上,支架横梁(3)在支架支撑杆(2)上锁定,搅拌器(5)固定在支架横梁(3)上,搅拌腔(4)放置在支架底座(1)上;泵送装置包括蠕动泵(7)、流量计(6)、输浆软管(8)和送浆软管(9),输浆软管(8)一端放置在搅拌腔(4)内,另一端与蠕动泵(7)的入口连接,蠕动泵(7)上安装流量计(6),蠕动泵(7)出口与送浆软管(9)一端连接,送浆软管(9)另一端连接中心管(10);模拟盐腔包括充填腔(15)、腔盖(13)、套管(12)、中心。

4、管(10)、副口空心塞(23)、主口塞(14)和出液软管(11),中心管(10)插入套管(12)中,套管(12)与腔盖(13)中心处的主口19螺纹配合,接缝处设阻水橡胶垫圈(17),套管(12)通过出液口(22)连接外接软管,腔盖(13)上任一副口(18)与副口空心塞(23)螺纹配合,接缝处设有阻水橡胶垫圈(17),副口空心塞(23)空心处与出液软管(11)无缝阻水配合,腔盖(13)上的副口(18)与副口塞(14)螺纹配合,接缝处设阻水橡胶垫圈(17),充填腔(15)与腔盖(13)螺纹配合,充填腔(15)在接缝处设有阻水橡胶垫圈(17);采像装置的摄像头(16)放置于充填腔(15)前,通过数据。

5、传输电缆与电脑连接。2根据权利要求1所述的一种盐腔充填模拟装置,其特征在于所述的腔盖(13)上中心开设一主口(19),四周均布12个尺寸相同的副口(18),主口(19)与套管(12)或主口塞(14)螺纹配合,接缝处设阻水橡胶垫圈(17),副口(18)与副口空心塞(23)或副口塞(14)螺纹配合,接缝处设阻水橡胶垫圈(17),充填腔(15)与腔盖(13)螺纹配合,接缝处设阻水橡胶垫圈(17)。3根据权利要求1所述的一种盐腔充填模拟装置,其特征在于所述的套管(12)一端内嵌封堵套(20),与中心管(10)无缝阻水配合,另一端内嵌漏液槽(21),套管(12)外形对称,两端均开设螺纹,都与主口(19)。

6、配合,套管(12)中间开设出液口(22)与外接软管连接。4根据权利要求1所述的一种盐腔充填模拟装置,其特征在于所述的副口空心塞(23)空心处与中心管(10)或出液软管(11)无缝阻水配合。权利要求书CN102071967ACN102071971A1/7页3一种盐腔充填模拟装置技术领域0001本发明属于盐类矿床水溶开采试验领域,更具体涉及一种盐腔充填模拟装置,它适用于充填浆体在充有卤水的盐腔中的扩散、沉降分析以及不同形状腔体的充填方法和工艺研究。背景技术0002由于盐岩具有很好的流变性,废弃盐腔在封井后腔体体积不断收缩,容易诱发地面沉陷等地质灾害,严重则会出现大面积陷坑,如安徽定远、江西周田等地。

7、近期都发生了盐矿开采诱发的大规模地面沉陷,污染地下水系,造成了严重的环境污染。因此合理处置废弃盐腔具有重要的环保意义。在废弃盐腔中充填工业废渣、石油废渣等既能解决废渣地面囤积污染环境,又能有效抑制开采后的地面沉降,一举多得。目前,国内对盐腔充填的研究尚属空白,回填施工过程中存在大量亟待解决的技术瓶颈,因此,制作一套能模拟现场盐腔充填的装置探究充填浆体性质、充填方法及充填工艺成为亟待开展的工作。0003对水溶开采形成的盐腔实施充填,通常可以采用以下步骤将加入助凝剂的废渣和卤水按照不同的比例在地面调配成浓度不同的充填浆体,通过采卤管道将浆体输送到充满卤水的盐腔中。充填浆体注入充满卤水的盐腔后,首先。

8、会在卤水中扩散,在水平方向迁移一定距离后开始沉降,沉降后形成具有一定厚度和角度的锥形沉淀体,这个角度称为休止角。水平迁移距离是衡量充填浆体扩散程度的重要指标,若充填浆体在卤水中的水平迁移距离过小,浆体就无法扩散至腔内距离井口较远处,导致充填体无法充满盐腔。休止角是衡量充填浆体沉降效果的重要指标,休止角若过大,充填时需要不断提升进浆管口,浆体也无法完全充满盐腔。充填体若不能充分充满盐腔,将严重削弱通过充填改变围岩的应力分布,抑制盐腔体积收缩,最终控制地表沉陷的目的。所以观测充填浆体在卤水中的沉降、扩散现象,测定水平迁移距离和休止角,是研究充填效果的重要依据。在现场盐腔充填中,观测浆体的扩散、沉降。

9、现象是不现实的,水平迁移距离与时间的关系及最终休止角的监测数据亦无法测量。所以可在实验室建立盐腔模拟装置,观测浆体在卤水中扩散、沉降现象,测定水平迁移距离和休止角,研究浆体的扩散、沉降性质,优化充填方法和工艺。0004充填研究中,首先要对不同浓度的充填浆体水平迁移性和休止角进行研究。同时可在充填浆中添加缓冲剂以调节充填浆体在卤水中的水平迁移性和沉降后的休止角。根据模拟结果,可确定最佳的充填浆体浓度、最佳缓凝剂种类及添加量。0005其次,充填工艺方面,充填浆体的流速、中心管距离腔底的距离(管底距)、充填量和充填时间间隔对充填体在卤水中的扩散、沉降具有较大影响,最佳流速、最佳管底距、最佳充填量及最。

10、佳的充填时间间隔的确定需要室内实验详细的模拟,通过观测充填浆体在各种充填方法和工艺条件下扩散、沉降现象,测定水平迁移距离和休止角,优选充填工艺。0006再次,石盐水溶开采方式不尽相同,有单井对流开采形成的单腔,有对井开采形成的双腔,还有因为过度开采形成的连通多腔。对不同形状的腔体进行充填时,其方法和工艺相差甚大,在进行充填研究中需要区别对待。室内充填模拟时腔体尺寸需要和现场腔体尺说明书CN102071967ACN102071971A2/7页4寸尽可能的满足相似关系,再根据相似比关系,指导现场充填各项参数。0007目前用于模拟盐腔充填的仪器还未见公开报道。由此,本发明设计了一套测定盐腔充填模拟的。

11、装置。应用此装置开展试验研究,可以观测不同浓度、添加不同含量不同种类缓凝剂后的充填浆体在卤水环境中腔体内扩散、沉降现象,并能测定充填浆体的水平迁移距离及沉淀后的休止角,据此确定充填浆体最佳浓度、最佳的缓凝剂种类及含量。应用此装置,可以对充填工艺进行探究,通过调节充填浆体流速、管底距、充填量及充填时间间隔,观测不同充填工艺下充填浆体在卤水中的扩散、沉降现象,测定水平迁移性及休止角,优化充填工艺。同时,本发明还可根据现场盐腔分布,模拟不同腔体形状,确定最佳充填方法及工艺,为盐腔现场充填提供技术依据以及理论支持。发明内容0008本发明的目的在于提供了一种盐腔充填模拟装置,结构简单,使用方便,可模拟不。

12、同的充填工艺、不同的腔体形状下充填浆体在充有卤水的腔体中迁移扩散、沉降现象,并可测定水平迁移距离及休止角。装置设备现象清晰,功能多元。0009本发明解决技术问题所采用的方案是一种盐腔充填模拟装置,该装置由四部分组成。第一部分是搅拌装置,主要由搅拌腔、搅拌器及支架底座,支架支撑杆、支架横梁组成,作用是搅拌充填浆体;第二部分是泵送装置,包括蠕动泵、流量计、输浆软管和送浆软管,作用是将充填浆体输送到模拟盐腔中,通过输浆软管与搅拌装置连接;第三部分是模拟盐腔,是实验装置的主体部分,包括充填腔、腔盖、套管、中心管、副口空心塞、副(主)口塞和出液软管等,作用是模拟盐腔充填现象,通过送浆软管与泵送装置连接;。

13、第四部分是采像装置,主要包括摄像头,其作用是对充填浆体在卤水中的扩散、沉降现象进行采像。各部分具体连接关系是一种盐腔充填模拟装置,它由搅拌装置、泵送装置、模拟盐腔、摄像头组成,其特征在于搅拌装置包括搅拌腔、搅拌器及支架底座、支架支撑杆、支架横梁,支架支撑杆固定在支架底座上,支架横梁在支架支撑杆上下移动并锁定,搅拌器固定在支架横梁上,搅拌腔放置在支架底座上,泵送装置包括蠕动泵、流量计、输浆软管和送浆软管,输浆软管一端放置在搅拌腔内,另一端与蠕动泵的入口连接,蠕动泵上安装流量计,蠕动泵出口与送浆软管一端连接,送浆软管另一端连接中心管,模拟盐腔包括充填腔、腔盖、套管、中心管、副口空心塞、副(主)口塞。

14、和出液软管,中心管插入套管或副口空心塞中,套管通过出液口连接外接软管,主口与套管或主口塞螺纹配合,在接缝处设有阻水橡胶垫圈,副口空心塞与腔盖上任一副口螺纹配合,副口在接缝处设有阻水橡胶垫圈,副口空心塞空心处与出液软管无缝阻水配合,充填腔与腔盖螺纹配合,充填腔在接缝处设有阻水橡胶垫圈,摄像头放置于充填腔前,通过数据传输电缆与电脑连接。0010第一部分搅拌装置,其特征在于支架支撑杆固定在支架底座上,支架横梁可在支架支撑杆上下移动并可锁定在任一位置,方便搅拌腔的取放。搅拌器固定在支架横梁上。搅拌腔放置在支架底座上后,通过调节支架横梁高度,使搅拌器的叶片浸入搅拌腔内的浆体。搅拌器的叶片和搅拌腔使用高强。

15、度塑料,以抵抗卤水的腐蚀性。0011第二部分泵送装置,其特征在于泵送装置与搅拌装置通过输浆软管连接,输浆软管一端放置在搅拌腔内,另一端与蠕动泵的入口连接,充填浆体通过输浆软管从搅拌装置进入泵送装置。蠕动泵能够显示流量,可通过蠕动泵上的流量计直接读取流量。蠕动泵的说明书CN102071967ACN102071971A3/7页5出口与送浆软管一端连接,送浆软管另一端与模拟盐腔部分的中心管连接,充填浆体通过送浆软管从泵送装置进入模拟盐腔部分。根据探索性实验的要求,蠕动泵的流量范围大,并配有数字流量计,可精确控制浆体流量。输浆软管和送浆软管均采用耐腐蚀橡胶软管。0012第三部分模拟盐腔,其特征在于充填。

16、腔与腔盖螺纹配合连接,充填腔在两者接缝处设有橡胶垫圈以阻水。充填腔圆柱体,直径是高度的2倍,采用钢化玻璃材料,质地透明,便于清晰观测浆体在卤水中扩散和沉降现象。腔盖中心处开设主口,周围分布12个副口,副口的尺寸均相同,主口直径比副口要大一些。腔盖透明,由于腔盖与多个部件配合,要求材质强度高,故采用高强度钢化玻璃。腔盖主口与套管或主口塞螺纹配合连接,主口设橡胶圈堵水。套管中心处可插入中心管,套管内一端内嵌封堵套,与中心管配合,另一端内嵌漏液槽,套管外形对称,两端均开设螺纹,都与主口配合,套管中间开设出液口,出液口与外接软管连接。当套管漏液槽端向下时,卤水可通过漏液槽进入套管,再从出液口流至外接软。

17、管进入废液池;当套管封堵套端向下时,卤水则不能通过套管流出。中心管是一段长度大于充填腔高度的硬质透明管,可在套管内上下移动,充填浆体通过中心管流至充填腔内。腔盖上开设的副口与副口空心塞或副口塞螺纹配合连接,副口在接缝处设阻水橡胶垫圈。中心管插入副口空心塞中,可在副口空心塞中上下移动,副口空心塞内嵌封堵套,以阻止卤水从空心塞与中心管接合处渗出。主口塞和副口塞用来堵住主口或者副口,主口塞和副口塞形状相同,主口塞直径比副口塞直径略大。出液软管与副口空心塞连接,出液软管一段是一段长度略大于腔盖厚度、与中心管材质直径相同、长度稍长于副口空心塞高度的硬质管,可插入副口空心塞中。0013第四部分采像装置,其。

18、特征在于摄像头放置在充填腔外一定距离处,通过调整此距离,达到最佳拍摄效果。摄像头与通过数据传输线与电脑连接。在电脑控制下,摄像头既可录像,又可定时采像。得到的照片通过软件进行灰度处理,得出水平迁移距离以及休止角。0014为抵抗卤水的高腐蚀性,搅拌器叶片采用高强塑料制作,腔盖、输送浆管均采用非金属制品。0015为提高模拟盐腔的密封性,主要部件配合处采用螺纹配合、橡胶垫圈堵水措施,中心管与其他部件配合处均设置封堵套。0016为了清楚观测充填浆体的扩散现象,充填腔、腔盖、套管、中心管、主口塞、副口塞、副口空心塞均采用透明度极高的钢化玻璃加工而成。摄像头既可以定时采像,又可实时录像,以便实验者回顾实验。

19、现象。利用软件对拍摄的图片进行灰度分析,得出水平迁移距离和休止角。0017为了研究浆体流量对扩散、沉降的影响,选用具有较大流量范围的蠕动泵,蠕动泵上设有数字流量计,以精确控制流量。0018为了研究中心管与腔底距离对充填的影响,特别设置了可在套管和副口空心塞中上下移动的中心管,通过观测浆体在腔体内不同位置出浆后的扩散和沉降现象,研究充填工艺。0019为模拟单井对流开采法形成的腔体和对井直流开采法形成的腔体,特设置中心管和套管之间配合,中心管与套管之间一端嵌橡皮套圈封堵,另一端嵌漏液槽可自由出入卤水。套管两端管外壁均刻有螺纹,可与腔盖主口配合。当漏液槽在下端时,将副口全部用副说明书CN102071。

20、967ACN102071971A4/7页6口塞塞住,可模拟单腔;当封堵橡胶圈在下端时,主口可与其他任一副口或多个副口模拟双腔或多腔。0020为模拟多井连通腔,腔盖开设12个副口,可按照现场井间距,根据相似关系,在12个副口和1个主口中确定合适的口,再用副(主)口塞堵住其他口,进行多井连通腔的充填模拟研究。0021本发明的主要优点有1可观测不同浓度充填浆体在卤水中的扩散、沉降现象,并测定其水平迁移距离及休止角;2可观测添加不同种类缓冲剂的充填浆体在卤水中的扩散、沉降现象,并测定其水平迁移距离及休止角;3可观测添加不同含量缓冲剂的充填浆体在卤水中的扩散、沉降现象,并测定其水平迁移距离及休止角;4可。

21、通过控制中心管与腔底的距离,实现回填工艺的优化;5可精确控制浆体的流量,从浆体流量角度来优化充填工艺;6可通过控制充填量和充填间隔时间,从充填量和充填间隔时间角度来优化充填工艺;7可模拟单井对流法开采形成的腔体,模拟双井直流开采法形成的腔体,以及多井连通形成的腔体;8可与现场腔体达到很好的相似比。附图说明0022图1为一种盐腔充填模拟装置的结构示意图图2为一种盐腔充填模拟装置的腔盖俯视图图3为一种盐腔充填模拟装置的腔盖剖面图图4为一种盐腔充填模拟装置的套管中心管配合前视图图5为一种盐腔充填模拟装置的套管中心管配合俯视图图6为一种盐腔充填模拟装置的副口空心塞与中心管配合前视图图7为一种盐腔充填模。

22、拟装置的副口空心塞与中心管配合俯视图图8为一种盐腔充填模拟装置的副(主)口塞前视图和俯视图图9为一种盐腔充填模拟装置的漏液槽剖面图图10为一种盐腔充填模拟装置的充填腔立体图图中标号对应的名称为1支架底座、2支架支撑杆、3支架横梁、4搅拌腔、5搅拌器、6流量计、7蠕动泵、8输浆软管、9送浆软管、10中心管、11出液软管、12套管、13腔盖、14副(主)口塞、15充填腔、16摄像头、17橡胶垫圈、18副口、19主口、20封堵套、21漏液槽、22出液口、23副口空心塞。具体实施方式0023下面结合附图对本发明进一步的详细阐述说明书CN102071967ACN102071971A5/7页7由图可知,盐。

23、腔充填模拟装置主要包括搅拌装置支架底座1、支架支撑杆2、支架横梁3、搅拌腔4、搅拌器5;泵送装置蠕动泵7、流量计6、输浆软管8、送浆软管9;模拟盐腔装置充填腔15、腔盖13(设有主口19、副口18)、中心管10、套管12(设有封堵套20、漏液槽21、出液口22)、副(主)口塞14、橡胶垫圈17、副口空心塞23;摄像装置摄像头16。0024一种盐腔充填模拟装置,该装置由四部分组成。第一部分是搅拌装置,主要由搅拌腔4、搅拌器5及支架底座1、支架支撑杆2、支架横梁3组成,作用是搅拌充填浆体;第二部分是泵送装置,包括蠕动泵7、流量计6、输浆软管8和送浆软管9,作用是将充填浆体输送到模拟盐腔中,通过输浆。

24、软管8与搅拌装置连接;第三部分是模拟盐腔,包括充填腔15、腔盖13、套管12、中心管10、副口空心塞23、主(副)口塞14和出液软管11,作用是模拟盐腔充填现象,通过送浆软管9与泵送装置连接;第四部分是采像装置,主要包括摄像头16,主要包括摄像头,其作用是对充填浆体在卤水中的扩散、沉降现象进行采像。其连接关系是支架支撑杆2固定在支架底座1上,支架横梁3可在支架支撑杆2上下移动并可锁定在任一位置。搅拌器5固定在支架横梁3上。搅拌腔4放置在支架底座1上。输浆软管8一端放置在搅拌腔4内,另一端与蠕动泵7的入口连接,蠕动泵7上内嵌流量计6,蠕动泵7出口与送浆软管9一端连接,送浆软管9另一端连接中心管1。

25、0。中心管10插入套管12或副口空心塞23中,形成无缝阻水配合。套管12通过出液口22连接外接软管,通入废液池。主口19与套管12或主口塞14螺纹配合,并在接缝处设有阻水橡胶垫圈17。副口空心塞23与腔盖13上任一副口18螺纹配合,副口18在接缝处设有阻水橡胶垫圈17。副口18不仅可与副口空心塞23螺纹配合,还可与主(副)口塞14螺纹配合,操作中可按实际要求进行设置。副口空心塞23空心处与出液软管11无缝阻水配合。充填腔15与腔盖13螺纹配合,充填腔15在接缝处设有阻水橡胶垫圈17。摄像头16放置于充填腔15一定距离前,通过数据传输电缆与电脑连接。0025各部分具体连接关系是搅拌装置部分搅拌腔。

26、4放置在支架底座1上。搅拌器5固定在支架横梁3上,支架横梁3可在支架支撑杆2上下移动并可锁定在任一位置,方便放置搅拌腔。0026泵送装置部分蠕动泵7的流量范围大,并配有数字流量计6,可精确控制浆体流量。输浆软管8放置在搅拌腔15中,另一端连接蠕动泵7进口,送浆软管9连接蠕动泵7出口。0027模拟盐腔部分充填腔15与腔盖13螺纹配合,充填腔15在两者接缝处设有橡胶垫圈17。腔盖13中心处开设主口19,周围分布12个副口18,副口18的尺寸均相同,主口19直径比副口18要大一些。主口塞14或副口塞14形状相同,主口塞直径比副口塞直径略大。中心管10长度大于充填腔高度,可在套管12内上下移动。套管1。

27、2一端内嵌封堵套20,与中心管10无缝配合,另一端内嵌漏液槽21,套管12外形对称,两端均开设螺纹,都与主口19配合,套管12中间开设出液口22。中心管10与副口空心塞23无缝配合,但可在副口空心塞23中上下移动,副口空心塞内嵌封堵套20。出液软管11一端连接长度略大于腔盖厚度、与中心管材质直径相同、长度稍长于副口空心塞高度的硬质管,可插入副口空心塞23中。0028模拟单腔时,模拟盐腔部分连接方式是将副口塞14拧到腔盖13上所有的副口18。将套管12拧到主口19处,套管12设有说明书CN102071967ACN102071971A6/7页8漏液槽21端向下,套管12上的出液口22与外接软管连接。

28、,通向废液池。将中心管10插入套管12中,中心管10外端与送浆软管9连接,调整中心管10到合适高度。副口18与副口塞14、套管12与主口19均用螺纹配合,副口、主口上方均设具有一定厚度的橡胶垫圈17,以此提高密封性,防止卤水从部件接合处渗出。0029模拟双腔时,模拟盐腔部分连接方式是在腔盖13上所有的开口处(包括主口19、副口18)取合适两口,将不使用的副口或主口均用副(主)口塞14拧紧。假设选取的均为副口,则取两个副口空心塞23,拧在两个副口上,将中心管10插入其中一个副口空心塞23上,中心管10外端连接送浆软管9,另个一副口空心塞23连接出液软管11,出液软管11连接废液池。如果选取的两口。

29、中需要用到主口19,则将套管12倒置,让内嵌封堵套20端向下,拧到主口上;若不用主口19,则将主口塞14拧到主口上即可。0030模拟连通多腔时,模拟盐腔部分连接方式与双腔类似,不同之处是多腔模拟设多个口出液。0031采像装置摄像头16放置在充填腔15一侧,通过电脑控制摄像头16使其处于最佳取像位置。0032应用该装置开展试验研究的典型实施例如下实例1单腔充填时,浆体最佳浓度的确定。0033输浆软管8一端连接蠕动泵7进口,送浆软管9一端连接蠕动泵7出口,一端连接中心管10。将副口塞14拧到腔盖13上所有的副口18,套管12拧到主口19处,套管12设有漏液槽21端向下,套管12上的出液口22与外接。

30、软管连接,通向废液池。腔盖13拧到充填腔15上,将中心管10插入套管12中,调节中心管10,固定管底距。0034将充填腔15充满卤水。将工业废渣和卤水按照拟定的比例倒入搅拌腔4中,启动搅拌机5,搅拌均匀后,关闭搅拌器5,抬升支架横梁3,将输浆软管8另一端浸入搅拌腔4中的浆体中。通过流量计6将流速设置在固定值。用电脑启动摄像头16,进入录像模式,启动蠕动泵7,充填浆体通过中心管10进入充填腔15,同时将同体积的卤水置换出,卤水通过套管12下端内侧的漏液槽21流到套管内,再从套管侧边的出液口22流到废液池中。一段时间后停止蠕动泵7。浆体扩散现象稳定后将摄像头16切换至定时采像模式。0035沉降完毕。

31、后,清理充填腔15,改变工业废渣和卤水的浓度,按照上述步骤重复实验。0036多组试验完毕后,将拍摄的相片进行灰度处理,得出每组实验水平迁移距离和休止角,比较得出最佳工业废渣和卤水的比例,换算得出最佳充填浆体浓度。0037实例2双腔充填时,最佳管底距的确定。0038某盐矿一采区采用对井直流法开采形成双腔,井距7478M,平均腔高50M,模拟充填腔高度05M,根据相似关系,在腔盖13选择的两口距离应该为075M,经测量,口距为075M的是两个副口。0039将不使用的副口18和主口19均用副(主)口塞14拧紧。取两个副口空心塞23,拧到选取的副口上,将中心管10插入其中一个副口空心塞23上,中心管1。

32、0外端连接送浆软管9的一端,出液软管11插入另个一副口空心塞23,出液软管11连接废液池。腔盖13拧到充填腔15上,送浆软管9另一端连接蠕动泵7出口,蠕动泵7进口接输浆软管8。说明书CN102071967ACN102071971A7/7页90040调节中心管10,设置一个管底距值。将充填腔15充满卤水。按照实例一中的方法在搅拌装置中将固定浓度的充填浆体搅拌均匀,输浆软管8放入搅拌腔4,固定流速。启动摄像头16,进入录像模式。启动蠕动泵7,充填浆体通过中心管10进入充填腔15中,置换出的同体积卤水从出液软管11流至废液池。一段时间后关闭蠕动泵7。待充填腔15内的浆体扩散稳定后,切换摄像头16的模式,进入定时采像模式。0041沉降完毕后,清理充填腔15,改变管底距,按照上述步骤重复实验。0042多组试验完毕后,将拍摄的相片进行灰度处理,得出每组实验水平迁移距离和休止角,再进行比较,得出最佳管底距。说明书CN102071967ACN102071971A1/3页10图1图2图3说明书附图CN102071967ACN102071971A2/3页11图4图5图6图7说明书附图CN102071967ACN102071971A3/3页12图8图9图10说明书附图CN102071967A。

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