[發(fā)明專利]一種充填膏體承壓狀態(tài)下離子污染物遷移的檢測(cè)裝置與方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010726673.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN112034096A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任武昂;李龍清;唐仁龍;柴蓓蓓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué);西安西礦科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): G01N33/00;G01N33/18;G01N5/04
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種充填膏體承壓狀態(tài)模擬裝置及離子污染物遷移的檢測(cè)方法，在缸體內(nèi)部設(shè)置有獨(dú)立的液壓桿，其底部連接加壓平板。通過(guò)接液壓供給裝置推動(dòng)液壓桿聯(lián)動(dòng)加壓平板向充填膏體施加應(yīng)力。同時(shí)結(jié)合壓力表調(diào)控應(yīng)力大小，模擬充填膏體所受施加應(yīng)力特征。另外，通過(guò)接加壓水泵向試驗(yàn)缸體內(nèi)注水并結(jié)合壓力表控制靜水壓。從而，準(zhǔn)確快速模擬充填膏體不同承壓狀態(tài)下，離子污染物向水中遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程。通過(guò)檢測(cè)水樣中離子濃度，結(jié)合受壓充填膏體的質(zhì)量來(lái)綜合衡量充填膏體中的離子污染物釋放量。通過(guò)測(cè)試相同總質(zhì)量條件下，不同尺寸充填膏體試塊受壓過(guò)程向水中釋放離子污染物情況，實(shí)現(xiàn)充填膏體承壓狀態(tài)下離子污染物遷移尺度效應(yīng)的檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤炭開采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種充填膏體承壓狀態(tài)下離子污染物遷移的檢測(cè)裝置與方法。

背景技術(shù)

在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展水平全面提升背景下，社會(huì)對(duì)煤炭資源的需求量也不斷增加，為實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的有效保護(hù)，充填開采技術(shù)作為一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)較強(qiáng)的技術(shù)手段，充填技術(shù)的出現(xiàn)為壓煤?jiǎn)栴}的解決打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，成為了煤礦綠色開采模式的典范。該技術(shù)可以最大程度上緩解地表沉降，從而提升煤礦產(chǎn)出率。近些年來(lái)，我國(guó)各大礦場(chǎng)的煤礦采空區(qū)填充方式仍然存在一些問題。由于充填膏體受到煤層施加的應(yīng)力以及地下水環(huán)境對(duì)其產(chǎn)生的靜水壓力不一致條件，勢(shì)必會(huì)引起充填膏體的離子污染物向水中遷移，從而污染地下水環(huán)境。

針對(duì)充填膏體在受力不一致的條件下，會(huì)引起離子污染物向水中遷移的問題，目前還沒有模擬充填膏體所受的煤層施加的應(yīng)力以及地下水產(chǎn)生的靜水壓力，其離子污染物向水中遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程的裝置以及檢測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種充填膏體承壓狀態(tài)下離子污染物遷移的檢測(cè)裝置與方法，旨在準(zhǔn)確快速模擬充填膏體不同承壓狀態(tài)下，離子污染物向水中遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，通過(guò)檢測(cè)水樣中離子濃度，結(jié)合受壓充填膏體的質(zhì)量來(lái)綜合衡量充填膏體中的離子污染物釋放。通過(guò)測(cè)試相同總質(zhì)量條件下，不同尺寸充填膏體試塊受壓過(guò)程向水中釋放離子污染物，實(shí)現(xiàn)充填膏體承壓狀態(tài)下離子污染物遷移尺度效應(yīng)的檢測(cè)。為指導(dǎo)解決充填膏體在煤礦高效開采應(yīng)用過(guò)程中的環(huán)境問題提供基礎(chǔ)依據(jù)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種充填膏體承壓狀態(tài)下離子污染物遷移的檢測(cè)裝置，包括帶有活動(dòng)缸蓋13的缸體1，在缸體1的底部設(shè)置有用于固定充填膏體4的試件槽，在充填膏體4的正上方設(shè)置有加壓平板5，加壓平板5的底面與充填膏體4的頂面相對(duì)，頂面通過(guò)豎直的液壓桿6連接液壓缸7內(nèi)的活塞8，在活動(dòng)缸蓋13上設(shè)置有帶閥門一15的預(yù)留管一14和帶閥門二17的預(yù)留管二16，預(yù)留管一14用于連通加壓水泵和缸體1內(nèi)部，預(yù)留管二16用于連通液壓供給裝置和液壓缸7內(nèi)部，預(yù)留管一14連接有液體壓力表一19，預(yù)留管二16連接有液體壓力表二18。

所述加壓平板5的面積等于或者略大于模擬充填膏體4的橫截面面積，二者中心相對(duì)。

所述液壓缸7固定在活動(dòng)缸蓋13上，液壓缸7通過(guò)柔性液壓管10與活動(dòng)缸蓋13上的預(yù)留管二16相連，用于外部液壓源向液壓缸7內(nèi)加壓。

所述活塞8與液壓缸7缸體內(nèi)壁之間設(shè)置有密封墊一9，所述活動(dòng)缸蓋13與缸體1由法蘭11連接，中間設(shè)置有密封墊二12。

所述試件槽由固定圈3和支撐架2組成，固定圈3與充填膏體4邊長(zhǎng)一致，支撐架2安置在固定圈3的兩側(cè)。

所述液壓桿6桿徑為24mm，行程為100mm，扭力為500～6000N，速度控制為5～30mm/s，所述液壓缸7總長(zhǎng)為175mm，直徑為35mm，所述加壓平板5為厚度5mm的正方形平板，邊長(zhǎng)4/3倍的充填膏體4的寬度且不超過(guò)缸體1寬度的2/3倍，所述液體壓力表二18和液體壓力表一19為多功能壓力表，直徑100mm，連接形式：螺紋連接，螺紋規(guī)格：20*1.5mm，壓力范圍-0.1～100Mpa。