(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210563354.1 (22)申请日 2022.05.20 (71)申请人 山东科技大 学 地址 266590 山东省青岛市黄岛区前湾港 路579号 (72)发明人 杜兆文　李明泽　盛守前　刘义光　 姚德浩　王升　张鑫源　 (74)专利代理 机构 青岛众智源知识产权代理事 务所(普通 合伙) 37355 专利代理师 张红凤 (51)Int.Cl. E21F 15/00(2006.01) E21F 15/06(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G09B 25/00(2006.01) (54)发明名称 老采空区巷道流态化注浆模拟方法 (57)摘要 本发明公开了一种老采空区巷道流态化注 浆模拟方法， 涉及矿山老采空区修复治理技术领 域。 该方法包括： 首先结合实际地质概况， 确定所 要注浆巷道的位置， 利用大穿透深度地质雷达在 巷道正上方进行扫描， 了解巷道的形态特征和内 部塌陷情况； 然后 在模拟设备的试验箱中根据雷 达扫描结果， 通过改变限位棒在试验箱插入的深 度实现对 巷道内部形态的模拟 。 之后利用破碎矸 石模拟巷道内部碎石堆积情况的模拟； 最后通过 测速器和光纤传感器得出的数据进一步优化注 浆方案。 本发 明方法可以为现场施工提供一定的 理论依据， 减少现场施工试错成本， 可 以更加直 观的观察料浆注入老采空区的情况。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 114776371 A 2022.07.22 CN 114776371 A 1.一种老采空区巷道流态化注浆模拟方法， 其特 征在于， 依次包括以下步骤： a、 结合实 际地质概况， 确定所要注浆巷道 的位置， 通过在巷道正上方扫描来了解实际 巷道的形态特 征和内部塌陷情况； b、 在了解实际巷道的形态特征和内部塌陷情况的前提下， 准备模拟装置， 所述的模拟 装置包括底座和位于底座上 的箱体， 在底座上构造模拟巷道结构， 所述的模拟巷道结构包 括顶板和位于顶板 两侧的侧板， 顶板由铁 丝网制作而成， 侧板由透明亚克力板制作而成； c、 在模拟巷道结构的底板上铺 设测速器和光纤传感器， 在模拟巷道结构的四周铺 设相 似模拟材料b， 所述的相似模拟材料b为矸石颗粒； 在 模拟巷道结构的顶面和相似模拟材料b 的上方铺设相似模拟材料a， 所述的相似模拟材料a由矸石颗粒、 石灰、 石膏和水组成， 所述 的相似模拟材料a和相似 模拟材料b的总高度小于箱体的高度； d、 在箱体内布置若干根限位棒， 若干根限位棒沿着箱体的长度方向紧密排列在一起， 且每根限位棒的底端插入相似模拟材料a或相似模拟材料b中， 每根限位棒的插入深度可调 整， 通过改变限位 棒的插入深度来模拟巷道内部形态； e、 模拟巷道结构确定完毕后， 迅速撤出模拟巷道结构的侧板， 侧板外围的相似模拟材 料b中的碎石向模拟巷道内部堆积， 进 而模拟出 巷道内破碎岩石的自然堆积 情况； f、 布置注浆机构， 所述的注浆机构包括注浆硬管、 注浆软管、 鄂式破碎机、 鄂式研磨仪 和搅拌器， 所述的注浆硬管穿过相似模拟材料到模拟巷道结构的顶板， 注浆硬管 的顶端连 接所述的注浆软管， 所述的注 浆软管连接在 搅拌器的出口端 上， 鄂式破碎机、 鄂式研磨 仪和 搅拌器依次连接； 通过注浆机构制备流态化试验料浆， 并通过注浆软管、 注浆硬管将其注入 到模拟巷道内； g、 根据所述的测速器和光纤传感器得出的数据， 并结合步骤e观测的情况， 分析流态化 料浆注浆情况， 待料浆固结后拆开模型， 观察分析注浆情况。 2.根据权利要求1所述的一种老采空区巷道流态化注浆模拟方法， 其特征在于： 步骤b 中， 铁丝网的网格大小为3cm ×3cm； 透明亚克力板的厚度为2cm， 箱体也由透明亚克力板制 作而成， 构成箱体的透明亚克力板的厚度为5 cm。 3.根据权利要求1所述的一种老采空区巷道流态化注浆模拟方法， 其特征在于： 步骤c 中， 按照质量配比计， 矸石颗粒、 石灰、 石 膏和水的配比依次为8 :1:1:1。 4.根据权利要求1所述的一种老采空区巷道流态化注浆模拟方法， 其特征在于： 所述的 限位棒由PVC塑料制成， 长度为5 0～100cm， 直径为2cm。 5.根据权利要求1所述的一种老采空区巷道流态化注浆模拟方法， 其特征在于： 通过所 述的鄂式研磨仪后废石的研磨粒径＜0.5m m。 6.根据权利要求1所述的一种老采空区巷道流态化注浆模拟方法， 其特征在于： 在所述 的搅拌器的下 方设置有加压泵， 注浆软 管与加压泵连接 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114776371 A 2老采空区巷道流态化注浆模拟方 法 技术领域 [0001]本发明涉及矿山老采空区修复治理技术领域， 具体涉及 一种老采空区巷道流态化 注浆模拟方法。 背景技术 [0002]煤炭资源开采后在 地下形成的老采空区， 这种不良地质体的产生和存在对地表 建 (构)筑物的安全修建和稳定运营产生严重威胁。 采煤沉陷区是指 煤炭开采导致地表沉陷深 度大于10 mm的区域， 采煤沉陷区内因地下煤炭开采导致减产和绝产的农用地以及受影响的 建设用地和未利用地称为采煤塌陷地。 目前， 大多 数矿业城市转型发展空间受限、 建设用地 不足等问题日益凸显， 迫切需要开展采煤塌陷地建设利用， 保障城市建设用地供应， 促进城 市转型发展。 [0003]目前在对老采空区进行修复治理时， 注浆充填作为治理方式之一， 对采空区进行 注浆充填后可以有效控制塌陷区， 然而， 现有技术中的方法还无法对老采空区注入浆液 的 扩散面积以及浆液注入点进行有效的预估。 如果浆液注入过多会导致浆液 的浪费， 而浆液 注入过少则会导致塌陷区岩石强度弱， 尤其是针对老采空区和闭坑煤矿， 由于无法获得巷 道内部的具体情况， 无法确定注浆位置以及巷道内部浆液流动的具体流态参数。 因此， 严重 影响着塌陷区的二次开发和利用， 制约着矿山综合治理进程的推进。 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种老采空区巷道流态化注浆模拟方法， 通过小尺度的试 验模拟研究， 结合 实际地质概况， 可以观察分析注浆情况， 确定注浆位置以及巷道内部浆液 流动的具体流态参数， 为现场施工提供一定的参 考依据。 [0005]为了实现上述目的， 本发明采用了以下技 术方案： [0006]一种老采空区巷道流态化注浆模拟方法， 依次包括以下步骤： [0007]a、 结合实际地质概况， 确定所要注浆巷道的位置， 通过在巷道正上方扫描来了解 实际巷道的形态特 征和内部塌陷情况； [0008]b、 在了解实际巷道的形态特征和内部塌陷情况的前提下， 准备模拟装置， 所述的 模拟装置包括底座和 位于底座上 的箱体， 在底座上构造模拟巷道结构， 所述的模拟巷道结 构包括顶板和 位于顶板两侧的侧板， 顶板由铁丝网制作而成， 侧板由透明亚克力板制作而 成； [0009]c、 在模拟巷道结构的底板上铺设测速器和光纤传感器， 在模拟 巷道结构的四周铺 设相似模拟材料b， 所述的相似模拟材料b为矸石颗粒； 在模拟巷道结构的顶面和相似模拟 材料b的上方铺设相似模拟材料a， 所述的相似模拟材料a由矸石颗粒、 石 灰、 石膏和水 组成， 所述的相似 模拟材料a和相似 模拟材料b的总高度小于箱体的高度； [0010]d、 在箱体内布置若干根限位棒， 若干根限位棒沿着箱体的长度方向紧密排列在一 起， 且每根限位棒的底端插入相似模拟材料a或相似模拟材料b中， 每根限位棒的插入深度说　明　书 1/4 页 3 CN 114776371 A 3