一、裝置簡介

本裝置基于水文地質(zhì)學(xué)、流體力學(xué)理論，結(jié)合鉆孔控制注漿動水快速截流技術(shù)需求研發(fā)，可模擬煤層底板突水后過水巷道的真實動水環(huán)境，用于研究動水快速截流機(jī)理、驗證漿液優(yōu)配比及測試預(yù)注漿效果，解決傳統(tǒng)試驗難以復(fù)現(xiàn)高流量、高水壓動水場景的問題，為突水災(zāi)害治理提供理論支撐與工程參數(shù)參考。

二、技術(shù)參數(shù)

模擬巷道尺寸：寬度5m、高度4m，可復(fù)現(xiàn)實際過水巷道空間規(guī)模。

動水流量范圍：max可達(dá)2000m³/h，覆蓋中高強(qiáng)度突水流量區(qū)間。

突水水源水壓：zui高5MPa，滿足深井高水壓突水場景模擬需求。

漿液配比控制：支持水灰比（W∶C）1、水玻璃濃度30°Bé、水泥單液漿與水玻璃體積比（C∶S）100∶30/100∶50的精準(zhǔn)配比注入。

環(huán)境變量調(diào)節(jié)：可設(shè)置不同礦井淹沒水位、突水水源水位，模擬多樣動水治理條件。

三、結(jié)構(gòu)組成

1.模擬巷道系統(tǒng)：采用高強(qiáng)度耐壓材料搭建，還原巷道頂板、底板及側(cè)壁結(jié)構(gòu)，預(yù)留鉆孔注漿接口，確保密封性與承壓能力。

2.動水供給系統(tǒng)：包含高壓水泵、流量控制器、水位調(diào)節(jié)罐，可穩(wěn)定輸出設(shè)定流量與水壓的模擬突水水源。

3.注漿控制系統(tǒng)：由雙液漿混合罐、注漿泵、配比調(diào)節(jié)閥組成，能按預(yù)設(shè)參數(shù)精準(zhǔn)輸送袋內(nèi)充填注漿（C∶S=100∶30）與袋外控制注漿（C∶S=100∶50）漿液。

4.保漿袋囊裝置：定制化柔性袋囊組件，通過鉆孔固定于巷道內(nèi)，用于控制漿液運(yùn)移擴(kuò)散，配套接頂監(jiān)測傳感器。

5.數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)：包含流量傳感器、壓力傳感器、位移傳感器及數(shù)據(jù)采集終端，實時采集截流過程中流量、水壓、阻水體強(qiáng)度等數(shù)據(jù)。

6.CFD-DEM耦合模擬模塊：與物理裝置聯(lián)動，通過數(shù)值模擬輔助揭示截流機(jī)理，對比驗證物理試驗結(jié)果。

四、主要功能

1.動水場景模擬：復(fù)現(xiàn)不同礦井淹沒水位、突水水源水位、流量及水壓下的過水巷道環(huán)境，為截流機(jī)理研究提供真實試驗條件。

2.截流機(jī)理研究：通過保漿袋囊與漿液協(xié)同作用試驗，觀察漿液運(yùn)移擴(kuò)散規(guī)律、阻水體形成過程，揭示“高阻弱滲”阻水機(jī)制。

3.漿液配比優(yōu)化：測試不同水灰比、水玻璃濃度及C∶S配比的漿液抗沖刷能力，驗證優(yōu)配比參數(shù)的適用性。

4.預(yù)注漿效果評價：結(jié)合突水通道/含水層預(yù)注漿模擬，通過數(shù)據(jù)監(jiān)測與定量評價模型，檢驗注漿堵水效果可行性。

5.數(shù)據(jù)采集分析：實時記錄試驗過程中關(guān)鍵參數(shù)，生成數(shù)據(jù)曲線與報告，為理論研究與工程實踐提供數(shù)據(jù)支撐。