动水巷道快速截流模拟实验系统研发：保浆袋囊与抢险救援关键技术

本文主要探讨了在煤矿突水灾害抢险救援中，如何利用过水巷道动水快速截流技术来应对传统方法存在的问题。常规的过水巷道动水截流工程面临工程量大、施工周期长且容易引发次生灾害等问题。针对这些挑战，研究人员通过建立水力学模型，结合保浆袋囊控制注浆的实际成功案例，设计了一种创新的过水巷道动水快速截流概念模型，并研发出了一套大型模拟实验系统。 该实验系统由四个关键功能系统组成，分别是：保浆袋囊和浆液投注系统，负责控制浆液注入；动力供水供浆系统，提供稳定的供水和浆液供给；初始条件和边界条件系统，确保实验环境的初始状态和动态变化条件符合实际需求；监测系统，用于实时监控实验过程中的各种参数。此外，还有六个设备系统，包括大型巷道模拟实验舱、动水模拟系统、控制注浆系统、稳压稳流系统、安全分流系统以及图像数据采集与处理系统，确保实验的精确性和安全性。 通过实验舱的强度测试、稳压稳流系统的验证以及抛袋实验，研究者发现这套系统能够稳定地创建出恒定的动水压力和流量初始条件，以及动态变化的动水压差和流量衰减边界条件，从而满足动水快速截流所需的堵水环境。实验系统适用于模拟5米宽、4米高、动水流量高达2000立方米每小时的过水巷道，在不同矿井淹没水位和突水水源水位情况下进行快速截流，其中水源水位可达到5兆帕的极端条件。 然而，抛袋实验结果显示，尽管保浆袋囊在未充分注浆的情况下仍能提前脱落至巷道，但单靠这种机制并不能有效减少巷道的过水水量，因为袋囊本身无法完全封堵水流。因此，后续需要通过袋外补充注浆来完成封堵，确保动水快速截流的成功。这项研究的成果对于提高抢险救援效率，降低事故损失具有重要的实践指导意义，但保浆袋囊的优化与完善仍有待进一步深入研究。 本文介绍了过水巷道动水快速截流大型模拟实验系统的研发背景、原理、设备构成及其在实际应用中的优势和局限性，为煤矿突水灾害应急响应提供了强大的技术支持，同时也为未来相关技术的发展指明了方向。