[發明專利]一種變角度散體充填材料試驗裝置

有效

• 申請號: 201910241206.6
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109883838B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 李猛;張吉雄;孟國豪;周楠;黃鵬
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張婷婷

本發明公開了一種變角度散體充填材料試驗裝置，該裝置主要包括變角結構、壓實箱體、底座三個部分。變角結構包括由導桿、齒插板、承壓變角板構成的主動角度設定裝置，以及由變角壓頭和夾持套塊組成的從動角度施壓裝置兩部分。底座下部與主動角度設定裝置鉸接，上部承載壓實箱體，通過改變承壓變角板在導桿上的位置來實現角度變換，并相應設置變角壓頭的角度，使變角壓頭始終與壓實箱體貼合。本發明結構簡單、操作方便，能夠模擬不同傾角下的煤層在充填開采時矸石、風積沙、黃土等散體充填材料的承壓力學特性。

技術領域

本發明屬于巖石力學試驗技術領域，具體涉及一種變角度散體充填材料試驗裝置，尤其涉及一種傾斜煤層充填開采環境下的散體充填材料承壓力學特性試驗裝置。

背景技術

采礦作業帶來的地表沉陷、含水層破斷、矸石山堆積、大氣污染、土地資源破壞等問題，對綠色環保新時代下的生態要求造成了嚴重挑戰。充填開采技術不僅能夠將地面堆積的矸石山、建筑垃圾、粉煤灰等物質用作充填材料充填到地下，還能有效解決地表沉陷、含水層破斷等問題?？梢哉f，充填開采既解決了大氣污染、土地占用問題，又避免了地表沉陷與巖層破壞，是實現綠色開采、生態建設的重要技術途徑。

充填體的承壓性能是充填開采控制巖層移動與地表沉陷的關鍵因素。承壓性能越好，壓縮率越小，對巖層移動與地表的沉陷變形控制越好?，F有的充填材料承壓性能測試試驗裝置進行的是水平條件下的鋼筒壓實試驗，具有一定的參考價值，但實際煤層賦存多為有一定角度的傾斜狀態，經過充填開采后的散體充填材料處于傾斜受壓條件。為研究傾斜煤層充填開采后散體充填材料的承壓力學性能，需要研究一種變角度的散體充填材料試驗裝置。

發明內容

發明目的：針對現有試驗裝置中存在的缺陷，本發明設計了一種操作簡單、結構靈活、能夠真實模擬傾斜煤層充填開采后散體充填材料的承壓力學性能的試驗裝置。以此來獲得更加實際的散體充填材料承壓力學性能，對充填開采控制巖層移動與地表沉陷提供試驗支持，彌補現有技術的不足。

技術方案：為達到上述要求，本發明一種變角度散體充填材料試驗裝置，主要包括變角結構、壓實箱體、底座三個部分。所述變角結構包括主動角度設定裝置和從動角度施壓裝置；所述主動角度設定裝置由導桿、齒插板、承壓變角板構成；所述從動角度施壓裝置由夾持套塊、變角壓頭組成。底座下部與主動角度設定裝置鉸接，上部承載壓實箱體，通過改變承壓變角板在導桿上的位置來實現角度變換，并相應設置變角壓頭的角度，使變角壓頭始終與壓實箱體貼合。

所述導桿由主導桿、副導桿兩個相同的桿狀構件平行設置組成，所述桿狀構件一端有圓形穿銷孔，中部有矩形斷面的鏤空，鏤空處上下平面設有直齒條；

所述齒插板為一長方體板，其中一端中部開口，開口寬度與承壓變角板寬度相同，未開口端與導桿同寬且上下表面設有與導桿的直齒條嚙合的直齒條；

所述承壓變角板由上方的承壓板和下方的變角桿通過螺栓連接而成，所述變角桿為截面呈直角半圓拱形的桿狀構件，且螺栓的中心與變角桿的半圓部分圓心同軸；所述承壓板為頂部呈弧形凹槽的長方體板，弧形凹槽與變角桿的半圓同直徑，變角桿的半圓部分貼合弧形凹槽旋轉；所述承壓板的底部兩端匹配插入齒插板的開口中，通過導桿與齒插板的直齒條嚙合將所述承壓變角板固定在兩個導桿之間；

所述底座為頂角帶圓形穿銷孔的“L”形直角板，底座的頂角與導桿鉸接在一起，二者共同圍繞銷子作定軸轉動；

所述壓實箱體由上部開口的箱體及頂蓋板組成，貼合放置在底座上面；

所述夾持套塊由中間去除1/4內切圓柱的長方體與圓柱形頂蓋組成；所述變角壓頭呈扇形且半徑不大于所述內切圓柱的半徑，變角壓頭位于夾持套塊內部，兩者對應開設有若干個方形穿銷孔，方形銷子穿過對應的方形穿銷孔將兩者固定在壓實箱體的頂蓋板上。