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公開番号2025119573
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-14
出願番号2024210984
出願日2024-12-04
発明の名称古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法
出願人山東科技大学
代理人個人
主分類E02D 3/12 20060101AFI20250806BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法を提供する。
【解決手段】この方法は、石炭層の傾斜角、地下水の状況を明らかにするステップと、それから必要な試験システムを準備するステップと、試験システムにおいて、昇降機構を配置することにより試験台本体の角度を調節し、方向調節可能な接続口を調節するステップであって、排水方向を調節することができるステップと、試験台本体内でシミュレーション用材料を敷設するステップと、グラウチング機を起動し、実験の要求に従ってグラウチング量とグラウチング圧力とを制御し、監視装置を起動し、試験台本体内のグラウト拡散効果を観察し、実験データを記録し、関連理論知識と結び付けて分析してグラウトの拡散効果及び流動パターンを得るステップと、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法であって、
石炭層の傾斜角、地下水の状況を明らかにするステップ１と、
必要な試験システムを準備するステップ２であって、
前記試験システムは、試験台と、グラウチング装置と、給水装置と、監視装置とを含み、
前記試験台は、試験台本体と、ベースとを含み、前記試験台本体は、上部板、下部板、左板、右板、前部板、後部板により構成された長方体構造であり、前記試験台本体は、一端がベースにヒンジ接続され、他端が前記試験台本体の高さを調節することにより異なる傾斜角をシミュレーションする昇降機構を介してベースに接続され、
試験台本体の側板には１つ又は複数の方向調節可能な接続口が設けられ、前記方向調節可能な接続口は給水装置に接続され、各方向調節可能な接続口を調節することにより、水流の流れ方向を調節することができ、前記上部板、下部板、左板、右板、前部板、後部板は、いずれも透明なアクリル板であり、前記方向調節可能な接続口は、回転管口と、回転軸と、球状回転構造と、第１のねじ部と、第２のねじ部と、を含み、前記回転管口は回転軸を介して球状回転構造に接続され、前記第１のねじ部は試験台本体に接続され、前記第２のねじ部は前記給水装置の注水管に接続され、前記グラウチング装置は上部板のグラウチング孔に接続され、前記監視装置は前記試験台に接続されているステップ２と、
昇降機構を調節して試験台本体の一端に一定の高さを持たせるステップ３と、
試験台本体内でシミュレーション用材料を敷設するステップ４と、
方向調節可能な接続口の排水方向を調節し、給水装置の給水管と還水管とを接続、給水装置を起動し、地下水流れ場の流れ方向をシミュレーションするステップ５と、
グラウチング装置に接続されたグラウチング管を上部板のグラウチング孔から挿入するステップ６であって、実験に応じて多孔管又は端部管を選択して使用するステップ６と、
グラウチング装置を起動し、グラウチング量とグラウチング圧力とを制御し、監視装置を起動し、試験台本体内のグラウト拡散効果を観察し、実験データを記録するステップ７と、
グラウチング完了後に、実験データを整理し、グラウトの拡散効果及び流動パターンを分析するステップ８と、を含み、
前記監視装置は赤外熱イメージャとコンピュータとを含み、実験データは赤外熱イメージャとデジタルビデオカメラとにより収集され、赤外熱イメージャは、試験台本体の上方、側方及び後方にそれぞれ取り付けられ、
前記球状回転構造は、平行し且つそれぞれ回転軸の両側にある2つの球状体を含み、2つの球状体は、回転軸の軸方向に回転可能であり、球状体で回転軸を回転させることにより、水流方向を調節する
特徴とする古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
上記昇降機構は油圧ジャッキであり、油圧ジャッキの高さを制御することにより試験台本体の角度を調節する
ことを特徴とする請求項１に記載の古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法。
【請求項３】
前記ベースには、水槽、水槽濾過口及び放水口が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法。
【請求項４】
前記グラウチング装置は、グラウチング機と、高圧グラウチングホースと、グラウチング管と、ゴム管と、グラウト貯蔵タンクとを含み、グラウト貯蔵タンクには調製されたグラウトが保存され、グラウチング機は高圧グラウチングホースを介してグラウチング管の一端と連通し、グラウチング管は、グラウチングを行うために、上部板のグラウチング孔から試験台本体内に挿入される
ことを特徴とする請求項１に記載の古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法。
【請求項５】
前記給水装置は、貯水部と、給水管と、還水管とを含み、給水管には給水弁が設けられ、還水管には還水弁が設けられ、給水管、還流管と方向調節可能な接続口との接続部に圧力計が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法。
【請求項６】
試験台本体の一端とベースとがヒンジによりヒンジ接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、古い採掘空洞エリアケービングゾーンのグラウチング処理シミュレーションの技術分野に関し、具体的には、古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
採掘空洞エリア注入充填法は、人工方法を用いて採掘空洞エリアに充填材を注入及び投入し、採掘空洞エリアの空洞及び未固結体を充填、膠結する採掘空洞エリアの地盤処理方法であり、広く応用され、処理の効果は比較的に良好である。実際の現場工事では、充填材が地下空洞又は地質体を十分に充填され、硬化後に十分な強度及び安定性を有することを保証する必要がある。そのため、古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンを研究することは、採掘空洞エリアの地盤のグラウチング補強処理及び工業固形廃棄物の充填にとって非常に実用的な指導的意義がある。
【０００３】
物理シミュレーション実験を構築することは、採鉱工学の科学研究者がよく使う研究手段の一つである。現在では、中国の採鉱工学分野では、古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンの専門的な実験装置がなく、従来の一部の充填グラウチングシミュレーション装置では、異なる傾斜角の古い採掘空洞エリアケービングゾーンの地質構造及び異なる流れ方向、流速の地下水流れ場をシミュレーションすることが難しく、また、グラウチング過程全体を透過して見ることができず、全体のグラウチング過程及びグラウトの充填拡散効果をリアルタイム且つ直観的に観測することができない。これは、古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターン及びグラウトの性能に対する研究に多くの困難をもたらした。そのため、異なる流れ方向及び流速を制御できる動的水流れ場、及び異なる傾斜角の古い採掘空洞エリアケービングゾーンをシミュレーションできるグラウチングシミュレーション実験装置を開発することが十分に必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、異なる傾斜角の古い採掘空洞エリアケービングゾーンをシミュレーションできるとともに、異なる流れ方向、流速の地下水流れ場のシミュレーションを実現できる、古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を実現するために、本発明は以下の技術案を採用する。
【０００６】
古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法は、
石炭層の傾斜角、地下水の状況を明らかにするステップ１と、
必要な実験システムを準備するステップ２であって、
前記試験システムは、試験台と、グラウチング装置と、給水装置と、監視装置とを含み、
前記試験台は、試験台本体と、ベースとを含み、前記試験台本体は、上部板、下部板、左板、右板、前部板、後部板により構成された長方体構造であり、前記試験台本体は、一端がベースにヒンジ接続され、他端が前記試験台本体の高さを調節することにより異なる傾斜角をシミュレーションする昇降機構を介してベースに接続され、
前記試験台本体の側板には１つ又は複数の方向調節可能な接続口が設けられ、前記方向調節可能な接続口は給水装置に接続され、前記方向調節可能な接続口は、回転管口と、回転軸と、球状回転構造と、第１のねじ部と、第２のねじ部と、を含み、前記回転管口は回転軸を介して球状回転構造に接続され、前記第１のねじ部は前記試験台本体に接続され、前記第２のねじ部は前記給水装置の注水管に接続され、前記グラウチング装置は上部板のグラウチング孔に接続され、前記監視装置は前記試験台に接続されているステップ２と、
昇降機構を調節して試験台本体の一端に一定の高さを持たせるステップ３と、
試験台本体内でシミュレーション用材料を敷設するステップ４と、
方向調節可能な接続口の排水方向を調節し、給水装置の給水管と還水管とを接続、給水装置を起動し、地下水流れ場の流れ方向をシミュレーションするステップ５と、
グラウチング装置に接続されたグラウチング管を上部板のグラウチング孔から挿入するステップ６であって、実験に応じて多孔管又は端部管を選択して使用するステップ６と、
グラウチング装置を起動し、グラウチング量とグラウチング圧力とを制御し、監視装置を起動し、試験台本体内のグラウト拡散効果を観察し、実験データを記録するステップ７と、
グラウチング完了後に、実験データを整理し、関連理論知識と結び付けて研究し、グラウトの拡散効果及び流動パターンを分析するステップ８と、を含む。
【０００７】
上述した古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法において、上記昇降機構は油圧ジャッキであり、油圧ジャッキの高さを制御することにより試験台本体の角度を調節する。
【０００８】
上述した古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法において、試験台本体の左板には１つ又は複数の方向調節可能な接続口が設けられ、各方向調節可能な接続口を調節することにより、水流の流れ方向を調節することができ、前記上部板、下部板、左板、右板、前部板、後部板は、いずれも透明なアクリル板である。
【０００９】
上述した古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法において、前記ベースには、水槽、水槽濾過口及び放水口が設けられている。
【００１０】
上述した古い採掘空洞エリアケービングゾーンの注入充填グラウト流動拡散パターンのシミュレーション方法において、前記グラウチング装置は、グラウチング機と、高圧グラウチングホースと、グラウチング管と、ゴム管と、グラウト貯蔵タンクとを含み、グラウト貯蔵タンクには調製されたグラウトが保存され、グラウチング機は高圧グラウチングホースを介してグラウチング管の一端と連通し、グラウチング管は、グラウチングを行うために、上部板のグラウチング孔から試験台本体内に挿入される。
（【００１１】以降は省略されています）

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