[發明專利]一種矸石流態化充填材料測試裝置及其試驗方法

在審

• 申請號: 202110299636.0
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113049780A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 李猛;孟國豪;張吉雄;鄧雪杰;王昱堯;戚盛名
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 王路

1.一種矸石流態化充填材料測試裝置，其特征在于：包括試驗箱(1)和底座(2)，所述試驗箱(1)的底板固定在所述底座(2)上；

所述試驗箱(1)為一中空箱體，所述試驗箱(1)的側板和/或頂板上開設有若干注漿孔(107)，用于向試驗箱(1)內注入料漿，所述料漿包括矸石和水；

所述底座(2)包括底座上層(202)和底座下層(203)，在所述底座上層(202)、底座下層(203)之間設置有變角結構，用于改變底座上層(202)及其上部固定的所述試驗箱(1)的傾角。

2.根據權利要求1所述的一種矸石流態化充填材料測試裝置，其特征在于：所述變角結構位于所述底座上層(202)、底座下層(203)之間，包括設置在所述底座(2)一側的若干液壓立柱(201)及其對側設置的轉動裝置；所述液壓立柱(201)通過加壓上升，推動所述底座上層(202)圍繞所述轉動裝置向上轉動，實現所述底座上層(202)及其上部固定的所述試驗箱(1)的傾角的改變。

3.根據權利要求2所述的一種矸石流態化充填材料測試裝置，其特征在于：所述轉動裝置為鉸鏈，所述底座下層(203)側的鉸鏈的側表面分布有0°～45°角度標注，所述底座上層(202)水平于轉動圓心位置刻有指角標注，用于指示讀取抬升角度。

4.根據權利要求1所述的一種矸石流態化充填材料測試裝置，其特征在于：所述底座(2)與所述試驗箱(1)均為不銹鋼材質；所述試驗箱(1)為正方體結構，外部尺寸為長×寬×高＝4m×4m×4m，內部的有效裝料空間為長×寬×高＝3.6m×3.6m×3.6m。

5.根據權利要求1所述的一種矸石流態化充填材料測試裝置，其特征在于：所述側板和/或頂板的中間部分由鋼架(104)和數塊透明板(105)匹配形成透明窗框結構，用于透過所述透明板(105)實時監測所述試驗箱(1)內矸石的分布。

6.根據權利要求5所述的一種矸石流態化充填材料測試裝置，其特征在于：所述透明板(105)的中心開設所述注漿孔(107)，模擬不同矸石注入時的特性，所述特性包括但不限于矸石注入時的方向和角度。

7.根據權利要求5所述的一種矸石流態化充填材料測試裝置，其特征在于：所述鋼架(104)的節點內側固定有液位儀(106)，用于監測所述料漿在所述試驗箱(1)內的分布情況，并對外輸出水位值。

8.根據權利要求1所述的一種矸石流態化充填材料測試裝置，其特征在于：所述試驗箱(1)的側板和頂底板、所述底板與所述底座(2)之間，均通過螺栓相互連接固定，接觸內側部分設置有密封圈，用于防止注漿液滲出；

所述液壓立柱(201)與底座下層(203)、底座上層(202)通過旋轉結構固連。

9.根據權利要求1-8任一所述的一種矸石流態化充填材料測試裝置的試驗方法，其特征在于：利用中空的試驗箱(1)模擬煤層開采后形成的采空區，對所述試驗箱(1)內進行注漿，分析矸石料漿注入“采空區”的形態分布情況，具體的試驗步驟是：

(1)無頂板的試驗箱(1)固定在底座(2)上，啟動變角結構，將所述試驗箱(1)調整至采空區的傾角；

(2)根據對采空區探測的結果，將不同粒徑矸石縮放分區、分層住入所述試驗箱(1)，模擬采空區垮落形態；

(3)蓋上所述試驗箱(1)的頂板，并密封所述試驗箱(1)的側板上的注漿孔(107)；

(4)啟動壓力機，對所述試驗箱(1)進行加壓，模擬采空區壓力狀態；

(5)打開任意注漿孔(107)，通過注漿管道對模擬的采空區進行注漿模擬，實時監測注漿過程中矸石和料漿的形態分布情況；

(6)注漿結束后，停止壓力機。

10.根據權利要求9所述的一種矸石流態化充填材料測試裝置的試驗方法，其特征在于：步驟(5)進行注漿模擬的同時，在其余注漿孔(107)中放入勘探攝像頭，通過所述勘探攝像頭和設置在所述側板和/或頂板上的液位儀(106)和透明板(105)，實時監測與記錄注漿過程中矸石和料漿的形態分布情況。