專利名稱：一種鹽腔充填模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鹽類礦床水溶開采試驗(yàn)領(lǐng)域，更具體涉及一種鹽腔充填模擬裝置，它 適用于充填漿體在充有鹵水的鹽腔中的擴(kuò)散、沉降分析以及不同形狀腔體的充填方法和工 藝研究。
背景技術(shù)：
由于鹽巖具有很好的流變性，廢棄鹽腔在封井后腔體體積不斷收縮，容易誘發(fā)地 面沉陷等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重則會(huì)出現(xiàn)大面積陷坑，如安徽定遠(yuǎn)、江西周田等地近期都發(fā)生了鹽 礦開采誘發(fā)的大規(guī)模地面沉陷，污染地下水系，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此合理處置廢棄 鹽腔具有重要的環(huán)保意義。在廢棄鹽腔中充填工業(yè)廢渣、石油廢渣等既能解決廢渣地面囤 積污染環(huán)境，又能有效抑制開采后的地面沉降，一舉多得。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)鹽腔充填的研究尚 屬空白，回填施工過(guò)程中存在大量亟待解決的技術(shù)瓶頸，因此，制作一套能模擬現(xiàn)場(chǎng)鹽腔充 填的裝置探究充填漿體性質(zhì)、充填方法及充填工藝成為亟待開展的工作。對(duì)水溶開采形成的鹽腔實(shí)施充填，通?？梢圆捎靡韵虏襟E將加入助凝劑的廢渣 和鹵水按照不同的比例在地面調(diào)配成濃度不同的充填漿體，通過(guò)采鹵管道將漿體輸送到充 滿鹵水的鹽腔中。充填漿體注入充滿鹵水的鹽腔后，首先會(huì)在鹵水中擴(kuò)散，在水平方向遷移 一定距離后開始沉降，沉降后形成具有一定厚度和角度的錐形沉淀體，這個(gè)角度稱為休止 角。水平遷移距離是衡量充填漿體擴(kuò)散程度的重要指標(biāo)，若充填漿體在商水中的水平遷移 距離過(guò)小，漿體就無(wú)法擴(kuò)散至腔內(nèi)距離井口較遠(yuǎn)處，導(dǎo)致充填體無(wú)法充滿鹽腔。休止角是衡 量充填漿體沉降效果的重要指標(biāo)，休止角若過(guò)大，充填時(shí)需要不斷提升進(jìn)漿管口，漿體也無(wú) 法完全充滿鹽腔。充填體若不能充分充滿鹽腔，將嚴(yán)重削弱通過(guò)充填改變圍巖的應(yīng)力分布， 抑制鹽腔體積收縮，最終控制地表沉陷的目的。所以觀測(cè)充填漿體在鹵水中的沉降、擴(kuò)散現(xiàn) 象，測(cè)定水平遷移距離和休止角，是研究充填效果的重要依據(jù)。在現(xiàn)場(chǎng)鹽腔充填中，觀測(cè)漿 體的擴(kuò)散、沉降現(xiàn)象是不現(xiàn)實(shí)的，水平遷移距離與時(shí)間的關(guān)系及最終休止角的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)亦 無(wú)法測(cè)量。所以可在實(shí)驗(yàn)室建立鹽腔模擬裝置，觀測(cè)漿體在鹵水中擴(kuò)散、沉降現(xiàn)象，測(cè)定水 平遷移距離和休止角，研究漿體的擴(kuò)散、沉降性質(zhì)，優(yōu)化充填方法和工藝。充填研究中，首先要對(duì)不同濃度的充填漿體水平遷移性和休止角進(jìn)行研究。同時(shí) 可在充填漿中添加緩沖劑以調(diào)節(jié)充填漿體在鹵水中的水平遷移性和沉降后的休止角。根據(jù) 模擬結(jié)果，可確定最佳的充填漿體濃度、最佳緩凝劑種類及添加量。其次，充填工藝方面，充填漿體的流速、中心管距離腔底的距離(管底距)、充填量 和充填時(shí)間間隔對(duì)充填體在鹵水中的擴(kuò)散、沉降具有較大影響，最佳流速、最佳管底距、最 佳充填量及最佳的充填時(shí)間間隔的確定需要室內(nèi)實(shí)驗(yàn)詳細(xì)的模擬，通過(guò)觀測(cè)充填漿體在各 種充填方法和工藝條件下擴(kuò)散、沉降現(xiàn)象，測(cè)定水平遷移距離和休止角，優(yōu)選充填工藝。再次，石鹽水溶開采方式不盡相同，有單井對(duì)流開采形成的單腔，有對(duì)井開采形成 的雙腔，還有因?yàn)檫^(guò)度開采形成的連通多腔。對(duì)不同形狀的腔體進(jìn)行充填時(shí)，其方法和工藝 相差甚大，在進(jìn)行充填研究中需要區(qū)別對(duì)待。室內(nèi)充填模擬時(shí)腔體尺寸需要和現(xiàn)場(chǎng)腔體尺寸盡可能的滿足相似關(guān)系，再根據(jù)相似比關(guān)系，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)充填各項(xiàng)參數(shù)。目前用于模擬鹽腔充填的儀器還未見公開報(bào)道。由此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一套測(cè)定鹽 腔充填模擬的裝置。應(yīng)用此裝置開展試驗(yàn)研究，可以觀測(cè)不同濃度、添加不同含量不同種類 緩凝劑后的充填漿體在鹵水環(huán)境中腔體內(nèi)擴(kuò)散、沉降現(xiàn)象，并能測(cè)定充填漿體的水平遷移 距離及沉淀后的休止角，據(jù)此確定充填漿體最佳濃度、最佳的緩凝劑種類及含量。應(yīng)用此裝 置，可以對(duì)充填工藝進(jìn)行探究，通過(guò)調(diào)節(jié)充填漿體流速、管底距、充填量及充填時(shí)間間隔，觀 測(cè)不同充填工藝下充填漿體在鹵水中的擴(kuò)散、沉降現(xiàn)象，測(cè)定水平遷移性及休止角，優(yōu)化充 填工藝。同時(shí)，本發(fā)明還可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鹽腔分布，模擬不同腔體形狀，確定最佳充填方法及工 藝，為鹽腔現(xiàn)場(chǎng)充填提供技術(shù)依據(jù)以及理論支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種鹽腔充填模擬裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可模擬不 同的充填工藝、不同的腔體形狀下充填漿體在充有鹵水的腔體中遷移擴(kuò)散、沉降現(xiàn)象，并可 測(cè)定水平遷移距離及休止角。裝置設(shè)備現(xiàn)象清晰，功能多元。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的方案是
一種鹽腔充填模擬裝置，該裝置由四部分組成。第一部分是攪拌裝置，主要由攪拌腔、 攪拌器及支架底座，支架支撐桿、支架橫梁組成，作用是攪拌充填漿體；第二部分是泵送裝 置，包括蠕動(dòng)泵、流量計(jì)、輸漿軟管和送漿軟管，作用是將充填漿體輸送到模擬鹽腔中，通過(guò) 輸漿軟管與攪拌裝置連接；第三部分是模擬鹽腔，是實(shí)驗(yàn)裝置的主體部分，包括充填腔、腔 蓋、套管、中心管、副口空心塞、副(主)口塞和出液軟管等，作用是模擬鹽腔充填現(xiàn)象，通過(guò) 送漿軟管與泵送裝置連接；第四部分是采像裝置，主要包括攝像頭，其作用是對(duì)充填漿體在 鹵水中的擴(kuò)散、沉降現(xiàn)象進(jìn)行采像。各部分具體連接關(guān)系是一種鹽腔充填模擬裝置，它 由攪拌裝置、泵送裝置、模擬鹽腔、攝像頭組成，其特征在于攪拌裝置包括攪拌腔、攪拌器 及支架底座、支架支撐桿、支架橫梁，支架支撐桿固定在支架底座上，支架橫梁在支架支撐 桿上下移動(dòng)并鎖定，攪拌器固定在支架橫梁上，攪拌腔放置在支架底座上，泵送裝置包括蠕 動(dòng)泵、流量計(jì)、輸漿軟管和送漿軟管，輸漿軟管一端放置在攪拌腔內(nèi)，另一端與蠕動(dòng)泵的入 口連接，蠕動(dòng)泵上安裝流量計(jì)，蠕動(dòng)泵出口與送漿軟管一端連接，送漿軟管另一端連接中心 管，模擬鹽腔包括充填腔、腔蓋、套管、中心管、副口空心塞、副(主)口塞和出液軟管，中心管 插入套管或副口空心塞中，套管通過(guò)出液口連接外接軟管，主口與套管或主口塞螺紋配合， 在接縫處設(shè)有阻水橡膠墊圈，副口空心塞與腔蓋上任一副口螺紋配合，副口在接縫處設(shè)有 阻水橡膠墊圈，副口空心塞空心處與出液軟管無(wú)縫阻水配合，充填腔與腔蓋螺紋配合，充填 腔在接縫處設(shè)有阻水橡膠墊圈，攝像頭放置于充填腔前，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸電纜與電腦連接。第一部分?jǐn)嚢柩b置，其特征在于支架支撐桿固定在支架底座上，支架橫梁可在支 架支撐桿上下移動(dòng)并可鎖定在任一位置，方便攪拌腔的取放。攪拌器固定在支架橫梁上。攪 拌腔放置在支架底座上后，通過(guò)調(diào)節(jié)支架橫梁高度，使攪拌器的葉片浸入攪拌腔內(nèi)的漿體。 攪拌器的葉片和攪拌腔使用高強(qiáng)度塑料，以抵抗鹵水的腐蝕性。第二部分泵送裝置，其特征在于泵送裝置與攪拌裝置通過(guò)輸漿軟管連接，輸漿軟 管一端放置在攪拌腔內(nèi)，另一端與蠕動(dòng)泵的入口連接，充填漿體通過(guò)輸漿軟管從攪拌裝置 進(jìn)入泵送裝置。蠕動(dòng)泵能夠顯示流量，可通過(guò)蠕動(dòng)泵上的流量計(jì)直接讀取流量。蠕動(dòng)泵的出口與送漿軟管一端連接，送漿軟管另一端與模擬鹽腔部分的中心管連接，充填漿體通過(guò) 送漿軟管從泵送裝置進(jìn)入模擬鹽腔部分。根據(jù)探索性實(shí)驗(yàn)的要求，蠕動(dòng)泵的流量范圍大，并 配有數(shù)字流量計(jì)，可精確控制漿體流量。輸漿軟管和送漿軟管均采用耐腐蝕橡膠軟管。第三部分模擬鹽腔，其特征在于充填腔與腔蓋螺紋配合連接，充填腔在兩者接縫 處設(shè)有橡膠墊圈以阻水。充填腔圓柱體，直徑是高度的2倍，采用鋼化玻璃材料，質(zhì)地透明， 便于清晰觀測(cè)漿體在鹵水中擴(kuò)散和沉降現(xiàn)象。腔蓋中心處開設(shè)主口，周圍分布12個(gè)副口， 副口的尺寸均相同，主口直徑比副口要大一些。腔蓋透明，由于腔蓋與多個(gè)部件配合，要求 材質(zhì)強(qiáng)度高，故采用高強(qiáng)度鋼化玻璃。腔蓋主口與套管或主口塞螺紋配合連接，主口設(shè)橡膠 圈堵水。套管中心處可插入中心管，套管內(nèi)一端內(nèi)嵌封堵套，與中心管配合，另一端內(nèi)嵌漏 液槽，套管外形對(duì)稱，兩端均開設(shè)螺紋，都與主口配合，套管中間開設(shè)出液口，出液口與外接 軟管連接。當(dāng)套管漏液槽端向下時(shí)，鹵水可通過(guò)漏液槽進(jìn)入套管，再?gòu)某鲆嚎诹髦镣饨榆浌?進(jìn)入廢液池；當(dāng)套管封堵套端向下時(shí)，鹵水則不能通過(guò)套管流出。中心管是一段長(zhǎng)度大于充 填腔高度的硬質(zhì)透明管，可在套管內(nèi)上下移動(dòng)，充填漿體通過(guò)中心管流至充填腔內(nèi)。腔蓋上 開設(shè)的副口與副口空心塞或副口塞螺紋配合連接，副口在接縫處設(shè)阻水橡膠墊圈。中心管 插入副口空心塞中，可在副口空心塞中上下移動(dòng)，副口空心塞內(nèi)嵌封堵套，以阻止鹵水從空 心塞與中心管接合處滲出。主口塞和副口塞用來(lái)堵住主口或者副口，主口塞和副口塞形狀 相同，主口塞直徑比副口塞直徑略大。出液軟管與副口空心塞連接，出液軟管一段是一段長(zhǎng) 度略大于腔蓋厚度、與中心管材質(zhì)直徑相同、長(zhǎng)度稍長(zhǎng)于副口空心塞高度的硬質(zhì)管，可插入 副口空心塞中。第四部分采像裝置，其特征在于攝像頭放置在充填腔外一定距離處，通過(guò)調(diào)整此 距離，達(dá)到最佳拍攝效果。攝像頭與通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與電腦連接。在電腦控制下，攝像頭既 可錄像，又可定時(shí)采像。得到的照片通過(guò)軟件進(jìn)行灰度處理，得出水平遷移距離以及休止為抵抗鹵水的高腐蝕性，攪拌器葉片采用高強(qiáng)塑料制作，腔蓋、輸送漿管均采用非 金屬制品。為提高模擬鹽腔的密封性，主要部件配合處采用螺紋配合、橡膠墊圈堵水措施，中 心管與其他部件配合處均設(shè)置封堵套。為了清楚觀測(cè)充填漿體的擴(kuò)散現(xiàn)象，充填腔、腔蓋、套管、中心管、主口塞、副口塞、 副口空心塞均采用透明度極高的鋼化玻璃加工而成。攝像頭既可以定時(shí)采像，又可實(shí)時(shí)錄 像，以便實(shí)驗(yàn)者回顧實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。利用軟件對(duì)拍攝的圖片進(jìn)行灰度分析，得出水平遷移距離和 休止角。為了研究漿體流量對(duì)擴(kuò)散、沉降的影響，選用具有較大流量范圍的蠕動(dòng)泵，蠕動(dòng)泵 上設(shè)有數(shù)字流量計(jì)，以精確控制流量。為了研究中心管與腔底距離對(duì)充填的影響，特別設(shè)置了可在套管和副口空心塞中 上下移動(dòng)的中心管，通過(guò)觀測(cè)漿體在腔體內(nèi)不同位置出漿后的擴(kuò)散和沉降現(xiàn)象，研究充填 工藝。為模擬單井對(duì)流開采法形成的腔體和對(duì)井直流開采法形成的腔體，特設(shè)置中心管 和套管之間配合，中心管與套管之間一端嵌橡皮套圈封堵，另一端嵌漏液槽可自由出入鹵 水。套管兩端管外壁均刻有螺紋，可與腔蓋主口配合。當(dāng)漏液槽在下端時(shí)，將副口全部用副口塞塞住，可模擬單腔；當(dāng)封堵橡膠圈在下端時(shí)，主口可與其他任一副口或多個(gè)副口模擬雙 腔或多腔。為模擬多井連通腔，腔蓋開設(shè)12個(gè)副口，可按照現(xiàn)場(chǎng)井間距，根據(jù)相似關(guān)系，在12 個(gè)副口和1個(gè)主口中確定合適的口，再用副(主)口塞堵住其他口，進(jìn)行多井連通腔的充填模 擬研究。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)有
1)可觀測(cè)不同濃度充填漿體在鹵水中的擴(kuò)散、沉降現(xiàn)象，并測(cè)定其水平遷移距 離及休止角；
2)可觀測(cè)添加不同種類緩沖劑的充填漿體在鹵水中的擴(kuò)散、沉降現(xiàn)象，并測(cè)定 其水平遷移距離及休止角；
3)可觀測(cè)添加不同含量緩沖劑的充填漿體在鹵水中的擴(kuò)散、沉降現(xiàn)象，并測(cè)定 其水平遷移距離及休止角；
4)可通過(guò)控制中心管與腔底的距離，實(shí)現(xiàn)回填工藝的優(yōu)化；
5)可精確控制漿體的流量，從漿體流量角度來(lái)優(yōu)化充填工藝；
6)可通過(guò)控制充填量和充填間隔時(shí)間，從充填量和充填間隔時(shí)間角度來(lái)優(yōu)化充 填工藝；
7)可模擬單井對(duì)流法開采形成的腔體，模擬雙井直流開采法形成的腔體，以及 多井連通形成的腔體；
8)可與現(xiàn)場(chǎng)腔體達(dá)到很好的相似比。


圖1為一種鹽腔充填模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2為一種鹽腔充填模擬裝置的腔蓋俯視圖
圖3為一種鹽腔充填模擬裝置的腔蓋剖面圖 圖4為一種鹽腔充填模擬裝置的套管中心管配合前視圖 圖5為一種鹽腔充填模擬裝置的套管中心管配合俯視圖 圖6為一種鹽腔充填模擬裝置的副口空心塞與中心管配合前視圖 圖7為一種鹽腔充填模擬裝置的副口空心塞與中心管配合俯視圖 圖8為一種鹽腔充填模擬裝置的副(主)口塞前視圖和俯視圖 圖9為一種鹽腔充填模擬裝置的漏液槽剖面圖 圖10為一種鹽腔充填模擬裝置的充填腔立體圖 圖中標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)的名稱為
1 一支架底座、2—支架支撐桿、3—支架橫梁、4一攪拌腔、5—攪拌器、6—流量計(jì)、7—螺 動(dòng)泵、8—輸漿軟管、9 一送漿軟管、10—中心管、11 一出液軟管、12—套管、13—腔蓋、14 一副 (主)口塞、15—充填腔、16—攝像頭、17—橡膠墊圈、18—副口、19一主口、20—封堵套、21— 漏液槽、22—出液口、23—副口空心塞。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的詳細(xì)闡述
6由圖可知，鹽腔充填模擬裝置主要包括攪拌裝置支架底座1、支架支撐桿2、支架橫 梁3、攪拌腔4、攪拌器5 ；泵送裝置蠕動(dòng)泵7、流量計(jì)6、輸漿軟管8、送漿軟管9 ；模擬鹽腔 裝置充填腔15、腔蓋13 (設(shè)有主口 19、副口 18)、中心管10、套管12 (設(shè)有封堵套20、漏液 槽21、出液口 22)、副(主)口塞14、橡膠墊圈17、副口空心塞23 ；攝像裝置攝像頭16。一種鹽腔充填模擬裝置，該裝置由四部分組成。第一部分是攪拌裝置，主要由攪拌 腔4、攪拌器5及支架底座1、支架支撐桿2、支架橫梁3組成，作用是攪拌充填漿體；第二部 分是泵送裝置，包括蠕動(dòng)泵7、流量計(jì)6、輸漿軟管8和送漿軟管9，作用是將充填漿體輸送 到模擬鹽腔中，通過(guò)輸漿軟管8與攪拌裝置連接；第三部分是模擬鹽腔，包括充填腔15、腔 蓋13、套管12、中心管10、副口空心塞23、主(副)口塞14和出液軟管11，作用是模擬鹽腔 充填現(xiàn)象，通過(guò)送漿軟管9與泵送裝置連接；第四部分是采像裝置，主要包括攝像頭16，主 要包括攝像頭，其作用是對(duì)充填漿體在商水中的擴(kuò)散、沉降現(xiàn)象進(jìn)行采像。其連接關(guān)系是 支架支撐桿2固定在支架底座1上，支架橫梁3可在支架支撐桿2上下移動(dòng)并可鎖定在任 一位置。攪拌器5固定在支架橫梁3上。攪拌腔4放置在支架底座1上。輸漿軟管8—端 放置在攪拌腔4內(nèi)，另一端與蠕動(dòng)泵7的入口連接，蠕動(dòng)泵7上內(nèi)嵌流量計(jì)6，蠕動(dòng)泵7出口 與送漿軟管9 一端連接，送漿軟管9另一端連接中心管10。中心管10插入套管12或副口 空心塞23中，形成無(wú)縫阻水配合。套管12通過(guò)出液口 22連接外接軟管，通入廢液池。主 口 19與套管12或主口塞14螺紋配合，并在接縫處設(shè)有阻水橡膠墊圈17。副口空心塞23 與腔蓋13上任一副口 18螺紋配合，副口 18在接縫處設(shè)有阻水橡膠墊圈17。副口 18不僅 可與副口空心塞23螺紋配合，還可與主(副)口塞14螺紋配合，操作中可按實(shí)際要求進(jìn)行設(shè) 置。副口空心塞23空心處與出液軟管11無(wú)縫阻水配合。充填腔15與腔蓋13螺紋配合， 充填腔15在接縫處設(shè)有阻水橡膠墊圈17。攝像頭16放置于充填腔15 —定距離前，通過(guò)數(shù) 據(jù)傳輸電纜與電腦連接。各部分具體連接關(guān)系是
攪拌裝置部分?jǐn)嚢枨?放置在支架底座1上。攪拌器5固定在支架橫梁3上，支架橫 梁3可在支架支撐桿2上下移動(dòng)并可鎖定在任一位置，方便放置攪拌腔。泵送裝置部分蠕動(dòng)泵7的流量范圍大，并配有數(shù)字流量計(jì)6，可精確控制漿體流 量。輸漿軟管8放置在攪拌腔15中，另一端連接蠕動(dòng)泵7進(jìn)口，送漿軟管9連接蠕動(dòng)泵7 出口。模擬鹽腔部分充填腔15與腔蓋13螺紋配合，充填腔15在兩者接縫處設(shè)有橡膠 墊圈17。腔蓋13中心處開設(shè)主口 19，周圍分布12個(gè)副口 18，副口 18的尺寸均相同，主口 19直徑比副口 18要大一些。主口塞14或副口塞14形狀相同，主口塞直徑比副口塞直徑略 大。中心管10長(zhǎng)度大于充填腔高度，可在套管12內(nèi)上下移動(dòng)。套管12. —端內(nèi)嵌封堵套 20，與中心管10無(wú)縫配合，另一端內(nèi)嵌漏液槽21，套管12外形對(duì)稱，兩端均開設(shè)螺紋，都與 主口 19配合，套管12中間開設(shè)出液口 22。中心管10與副口空心塞23無(wú)縫配合，但可在副 口空心塞23中上下移動(dòng)，副口空心塞內(nèi)嵌封堵套20。出液軟管11 一端連接長(zhǎng)度略大于腔 蓋厚度、與中心管材質(zhì)直徑相同、長(zhǎng)度稍長(zhǎng)于副口空心塞高度的硬質(zhì)管，可插入副口空心塞 23中。模擬單腔時(shí)，模擬鹽腔部分連接方式是
將副口塞14擰到腔蓋13上所有的副口 18。將套管12擰到主口 19處，套管12設(shè)有漏液槽21端向下，套管12上的出液口 22與外接軟管連接，通向廢液池。將中心管10插入 套管12中，中心管10外端與送漿軟管9連接，調(diào)整中心管10到合適高度。副口 18與副口 塞14、套管12與主口 19均用螺紋配合，副口、主口上方均設(shè)具有一定厚度的橡膠墊圈17， 以此提高密封性，防止鹵水從部件接合處滲出。模擬雙腔時(shí)，模擬鹽腔部分連接方式是
在腔蓋13上所有的開口處(包括主口 19、副口 18)取合適兩口，將不使用的副口或主 口均用副(主)口塞14擰緊。假設(shè)選取的均為副口，則取兩個(gè)副口空心塞23，擰在兩個(gè)副口 上，將中心管10插入其中一個(gè)副口空心塞23上，中心管10外端連接送漿軟管9，另個(gè)一副 口空心塞23連接出液軟管11，出液軟管11連接廢液池。如果選取的兩口中需要用到主口 19，則將套管12倒置，讓內(nèi)嵌封堵套20端向下，擰到主口上；若不用主口 19，則將主口塞14 擰到主口上即可。模擬連通多腔時(shí)，模擬鹽腔部分連接方式與雙腔類似，不同之處是多腔模擬設(shè)多 個(gè)口出液。采像裝置攝像頭16放置在充填腔15 —側(cè)，通過(guò)電腦控制攝像頭16使其處于最 佳取像位置。應(yīng)用該裝置開展試驗(yàn)研究的典型實(shí)施例如下 實(shí)例1 單腔充填時(shí)，漿體最佳濃度的確定。輸漿軟管8 一端連接蠕動(dòng)泵7進(jìn)口，送漿軟管9 一端連接蠕動(dòng)泵7出口，一端連接 中心管10。將副口塞14擰到腔蓋13上所有的副口 18，套管12擰到主口 19處，套管12設(shè) 有漏液槽21端向下，套管12上的出液口 22與外接軟管連接，通向廢液池。腔蓋13擰到充 填腔15上，將中心管10插入套管12中，調(diào)節(jié)中心管10，固定管底距。將充填腔15充滿鹵水。將工業(yè)廢渣和鹵水按照擬定的比例倒入攪拌腔4中，啟動(dòng) 攪拌機(jī)5，攪拌均勻后，關(guān)閉攪拌器5，抬升支架橫梁3，將輸漿軟管8另一端浸入攪拌腔4中 的漿體中。通過(guò)流量計(jì)6將流速設(shè)置在固定值。用電腦啟動(dòng)攝像頭16，進(jìn)入錄像模式，啟動(dòng) 蠕動(dòng)泵7，充填漿體通過(guò)中心管10進(jìn)入充填腔15，同時(shí)將同體積的鹵水置換出，鹵水通過(guò)套 管12下端內(nèi)側(cè)的漏液槽21流到套管內(nèi)，再?gòu)奶坠軅?cè)邊的出液口 22流到廢液池中。一段時(shí) 間后停止蠕動(dòng)泵7。漿體擴(kuò)散現(xiàn)象穩(wěn)定后將攝像頭16切換至定時(shí)采像模式。沉降完畢后，清理充填腔15，改變工業(yè)廢渣和鹵水的濃度，按照上述步驟重復(fù)實(shí) 驗(yàn)。多組試驗(yàn)完畢后，將拍攝的相片進(jìn)行灰度處理，得出每組實(shí)驗(yàn)水平遷移距離和休 止角，比較得出最佳工業(yè)廢渣和鹵水的比例，換算得出最佳充填漿體濃度。實(shí)例2 雙腔充填時(shí)，最佳管底距的確定。某鹽礦一采區(qū)采用對(duì)井直流法開采形成雙腔，井距74. 78m,平均腔高50m，模擬充 填腔高度0. 5m，根據(jù)相似關(guān)系，在腔蓋13選擇的兩口距離應(yīng)該為0. 75m，經(jīng)測(cè)量，口距為 0. 75m的是兩個(gè)副口。將不使用的副口 18和主口 19均用副(主)口塞14擰緊。取兩個(gè)副口空心塞23， 擰到選取的副口上，將中心管10插入其中一個(gè)副口空心塞23上，中心管10外端連接送漿 軟管9的一端，出液軟管11插入另個(gè)一副口空心塞23，出液軟管11連接廢液池。腔蓋13 擰到充填腔15上，送漿軟管9另一端連接蠕動(dòng)泵7出口，蠕動(dòng)泵7進(jìn)口接輸漿軟管8。
調(diào)節(jié)中心管10，設(shè)置一個(gè)管底距值。將充填腔15充滿鹵水。按照實(shí)例一中的方法 在攪拌裝置中將固定濃度的充填漿體攪拌均勻，輸漿軟管8放入攪拌腔4，固定流速。啟動(dòng) 攝像頭16，進(jìn)入錄像模式。啟動(dòng)蠕動(dòng)泵7，充填漿體通過(guò)中心管10進(jìn)入充填腔15中，置換 出的同體積鹵水從出液軟管11流至廢液池。一段時(shí)間后關(guān)閉蠕動(dòng)泵7。待充填腔15內(nèi)的 漿體擴(kuò)散穩(wěn)定后，切換攝像頭16的模式，進(jìn)入定時(shí)采像模式。沉降完畢后，清理充填腔15，改變管底距，按照上述步驟重復(fù)實(shí)驗(yàn)。多組試驗(yàn)完畢后，將拍攝的相片進(jìn)行灰度處理，得出每組實(shí)驗(yàn)水平遷移距離和休 止角，再進(jìn)行比較，得出最佳管底距。
權(quán)利要求
1.一種鹽腔充填模擬裝置，它由攪拌裝置、泵送裝置、模擬鹽腔和采像裝置四部分組 成，其特征在于攪拌裝置包括攪拌腔(4)、攪拌器(5)及支架底座(1)、支架支撐桿(2)、支 架橫梁(3)，支架支撐桿(2)固定在支架底座(1)上，支架橫梁(3)在支架支撐桿(2)上鎖 定，攪拌器(5)固定在支架橫梁(3)上，攪拌腔(4)放置在支架底座(1)上；泵送裝置包括 蠕動(dòng)泵(7)、流量計(jì)(6)、輸漿軟管(8)和送漿軟管(9)，輸漿軟管(8)—端放置在攪拌腔(4) 內(nèi)，另一端與蠕動(dòng)泵(7)的入口連接，蠕動(dòng)泵(7)上安裝流量計(jì)(6)，蠕動(dòng)泵(7)出口與送漿 軟管(9) 一端連接，送漿軟管(9)另一端連接中心管(10)；模擬鹽腔包括充填腔(15)、腔蓋(13)、套管(12)、中心管(10)、副口空心塞(23)、主口塞(14)和出液軟管(11)，中心管(10) 插入套管(12)中，套管(12)與腔蓋(13)中心處的主口(19)螺紋配合，接縫處設(shè)阻水橡膠墊 圈(17)，套管(12)通過(guò)出液口(22)連接外接軟管，腔蓋(13)上任一副口(18)與副口空心 塞(23)螺紋配合，接縫處設(shè)有阻水橡膠墊圈(17)，副口空心塞(23)空心處與出液軟管(11) 無(wú)縫阻水配合，腔蓋(13)上的副口(18)與副口塞(14)螺紋配合，接縫處設(shè)阻水橡膠墊圈 (17)，充填腔(15)與腔蓋(13)螺紋配合，充填腔(15)在接縫處設(shè)有阻水橡膠墊圈(17)；采 像裝置的攝像頭(16)放置于充填腔(15)前，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸電纜與電腦連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽腔充填模擬裝置，其特征在于所述的腔蓋(13)上中 心開設(shè)一主口(19)，四周均布12個(gè)尺寸相同的副口(18)，主口(19)與套管(12)或主口塞(14)螺紋配合，接縫處設(shè)阻水橡膠墊圈(17)，副口(18)與副口空心塞(23)或副口塞(14) 螺紋配合，接縫處設(shè)阻水橡膠墊圈(17)，充填腔(15)與腔蓋(13)螺紋配合，接縫處設(shè)阻水 橡膠墊圈(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽腔充填模擬裝置，其特征在于所述的套管(12)—端 內(nèi)嵌封堵套(20)，與中心管(10)無(wú)縫阻水配合，另一端內(nèi)嵌漏液槽(21)，套管(12)外形對(duì) 稱，兩端均開設(shè)螺紋，都與主口(19)配合，套管(12)中間開設(shè)出液口(22)與外接軟管連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽腔充填模擬裝置，其特征在于所述的副口空心塞 (23)空心處與中心管(10)或出液軟管(11)無(wú)縫阻水配合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鹽腔充填模擬裝置，由攪拌裝置、泵送裝置、模擬鹽腔和采像裝置四部分組成。攪拌裝置、泵送裝置和模擬鹽腔之間分別通過(guò)輸漿軟管和送漿軟管連接，采像裝置的攝像頭放置于模擬鹽腔前，由電腦控制。通過(guò)對(duì)腔蓋設(shè)置的主口、副口與套管、中心管、副口空心塞、主口塞進(jìn)行多類型配合，模擬鹽腔可實(shí)現(xiàn)單腔、雙腔、連通多腔的模擬。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，可模擬不同充填工藝下、多種形狀腔體中充填漿體在鹵水中擴(kuò)散、沉降現(xiàn)象，并測(cè)定其的水平遷移距離和休止角，研設(shè)備現(xiàn)象清晰，功能多元。
文檔編號(hào)G01N15/04GK102071967SQ20111003046
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者徐玉龍, 施錫林, 楊春和 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所