[發(fā)明專利]一種變角度散體充填材料試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910241206.6
• 申請(qǐng)日: 2019-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN109883838B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李猛;張吉雄;孟國豪;周楠;黃鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

1.一種變角度散體充填材料試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括變角結(jié)構(gòu)（1）、壓實(shí)箱體（2）、底座（3）三個(gè)部分，所述變角結(jié)構(gòu)包括主動(dòng)角度設(shè)定裝置（101）和從動(dòng)角度施壓裝置（102）；所述主動(dòng)角度設(shè)定裝置（101）由導(dǎo)桿（4）、齒插板（5）、承壓變角板（6）構(gòu)成，所述從動(dòng)角度施壓裝置（102）由夾持套塊（7）、變角壓頭（8）組成；

所述導(dǎo)桿（4）由主導(dǎo)桿、副導(dǎo)桿兩個(gè)相同的桿狀構(gòu)件平行設(shè)置組成，所述桿狀構(gòu)件一端有圓形穿銷孔（9），中部有矩形斷面的鏤空，鏤空處上下平面設(shè)有直齒條（10）；

所述齒插板（5）為一長方體板，其中一端中部開口，開口寬度與承壓變角板（6）寬度相同，未開口端與導(dǎo)桿（4）同寬且上下表面設(shè)有與導(dǎo)桿（4）的直齒條（10）嚙合的直齒條；

所述承壓變角板（6）由下方的承壓板（11）和上方的變角桿（12）通過螺栓（13）連接而成，所述變角桿（12）為截面呈直角半圓拱形的桿狀構(gòu)件，且螺栓（13）的中心與變角桿（12）的半圓部分圓心同軸；所述承壓板（11）為頂部呈弧形凹槽的長方體板，弧形凹槽與變角桿（12）的半圓同直徑，變角桿（12）的半圓部分貼合弧形凹槽旋轉(zhuǎn)；所述承壓板（11）的底部兩端匹配插入齒插板（5）的開口中，通過導(dǎo)桿（4）與齒插板（5）的直齒條嚙合將所述承壓變角板（6）固定在兩個(gè)導(dǎo)桿（4）之間；

所述底座（3）為頂角帶圓形穿銷孔的“L”形直角板，底座（3）的頂角與導(dǎo)桿（4）鉸接在一起，二者共同圍繞銷子作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述壓實(shí)箱體（2）由上部開口的箱體及頂蓋板組成，貼合放置在底座（3）上面；

所述夾持套塊（7）由中間去除1/4內(nèi)切圓柱的長方體與圓柱形頂蓋組成；所述變角壓頭（8）呈扇形且半徑不大于所述內(nèi)切圓柱的半徑，變角壓頭（8）位于夾持套塊（7）內(nèi)部，兩者對(duì)應(yīng)開設(shè)有若干個(gè)方形穿銷孔（14），方形銷子（15）穿過對(duì)應(yīng)的方形穿銷孔（14）將兩者固定在壓實(shí)箱體（2）的頂蓋板上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變角度散體充填材料試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述變角壓頭（8）為角度為135°的扇形體構(gòu)件，所述扇形體右側(cè)表面分布有0°~45°角度標(biāo)注，分度值為5°，扇形體上左側(cè)開設(shè)有6個(gè)方形穿銷孔（14），所述穿銷孔（14）大小相同、平行于半徑方向且中心都在同一個(gè)圓弧上，穿銷孔從左至右角度分別為10°、20°、30°、40°、50°、85°。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種變角度散體充填材料試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述夾持套塊（7）的長方體上分布有6個(gè)方形穿銷孔，所述方形穿銷孔大小相同、平行于半徑方向且中心都在同一個(gè)圓弧上，穿銷孔從左至右角度分別為5°、45°、55°、65°、75°、85°。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變角度散體充填材料試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述壓實(shí)箱體（2）為長方體，有效裝料空間長×寬×高為250 mm×200 mm×200 mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變角度散體充填材料試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述壓實(shí)箱體（2）與頂蓋板均采用厚20 mm的Q235鋼板的制成；壓實(shí)箱體（2）內(nèi)部放置包括矸石、風(fēng)積沙、黃土在內(nèi)的散體充填材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的變角度散體充填材料試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)方法，其特征在于，對(duì)散體充填材料進(jìn)行壓實(shí)力學(xué)特性試驗(yàn)，模擬傾斜煤層充填開采后散體充填材料的承壓力學(xué)性能，具體的試驗(yàn)步驟是：

（1）將底座（3）與導(dǎo)桿（4）鉸接在一起，放置在萬能試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上，兩個(gè)承壓變角板（6）放置在兩個(gè)導(dǎo)桿（4）之間，移動(dòng)兩個(gè)承壓變角板（6）的位置，調(diào)整底座（3）的傾斜角度至待模擬地層傾角，從導(dǎo)桿（4）外側(cè)插入齒插板（5），固定住兩個(gè)承壓變角板（6）；

（2）將壓實(shí)箱體（2）放置在底座（3）上，緊靠底座（3）的下側(cè)防止滑動(dòng)，將散體充填材料裝入箱體并預(yù)壓平整，蓋好頂蓋板；

（3）將夾持套塊（7）安裝在萬能試驗(yàn)機(jī)壓頭上，變角壓頭（8）放置在夾持套塊（7）開口中間，對(duì)變角壓頭（8）進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使其下端與壓實(shí)箱體（2）的頂蓋板貼合，用方形銷子（15）對(duì)變角壓頭（8）進(jìn)行固定；

（4）啟動(dòng)萬能試驗(yàn)機(jī)，設(shè)定試驗(yàn)機(jī)加載壓力與加載速率，對(duì)試驗(yàn)材料進(jìn)行壓實(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測與記錄加載過程中的壓力與位移；

（5）加載結(jié)束后，停止萬能試驗(yàn)機(jī)，升起立柱，拆除頂蓋板，更換試驗(yàn)材料，重復(fù)上述步驟進(jìn)行下一組試驗(yàn)。