超高水充填材料蠕变试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种超高水充填材料蠕变试验装置，本实用新型专利技术提供的技术方案能验证超高水充填材料不同环境压缩条件下长时蠕变性能，为实际工程项目的充填开采理论提供试验依据。本实用新型专利技术运用杠杆加载原理，利用配重箱对超高水充填材料试样进行长期加载，模拟煤矿井下充填区域上覆岩层自重对超高水充填体长的加载效应，通过调整配重箱的配重进行模拟不同埋深处上覆岩层的加载效应，在密闭型和半密闭型的两种缸体可进行模拟不同围岩条件充填体的压缩变形特征，为超高水充填材料配比设计提供实验依据。该试验装置具有加载条件可调，无需能源消耗即可达到模块长期稳定加载特点。

【技术实现步骤摘要】
超高水充填材料蠕变试验装置
本技术属于煤矿充填开采
，具体涉及一种超高水充填材料蠕变试验装置及其使用方法。
技术介绍
超高水材料是一种双组份无机材料，作为充填材料一般各组分按照6～8∶1水灰比分别搅拌制浆，通过双管路自流输送，三通和混合管混合后灌注入采空区；浆液质量浓度为8.8％～14.2％，单立方材料消耗量小，作为充填材料具备速凝、早强、可远距离输送、成本低等突出优势，较为适合作为矿山充填开采材料。而该材料与一般混凝土相比水灰比较大，胶结体内部存在较多的游离水，在长期受压状态下，该材料在游离水渗出后强度如何变化，尤其是矿山地下空间的密闭和半密闭性区域，观察体积变化和受载破坏情况对矿业领域井下充填能否成功起到关键的作用，但由于煤岩体地质条件的复杂性，充填工程的隐蔽性，现场观测难度需要大量财力和物力。而室内缺乏有效试验装置及手段来验证现场超高水充填材料充填理论。因此，急需研发一种超高水充填材料蠕变试验装置及方法，试验结论为建筑物、公(铁)路和水体下(三下)充填开采理论提供依据。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术中室内缺乏有效试验装置及手段来验证现场超高水充填材料充填理论的问题缺陷，而提出一种超高水充填材料蠕变试验装置及其使用方法。本技术提供的技术方案所得出的试验结论为建筑物、公(铁)路和水体下(三下)充填开采理论提供依据。本技术利用杠杆加载原理，通过配载不同加载块体对超高水充填材料试样施加不同压力，达到模拟井下充填区域上覆岩层自重对高水充填体长期作用情况，利用千分表读数来测得超高水材料试样在密闭和半密闭两种环境压缩变形与时间的关系。为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种超高水充填材料蠕变试验装置，所述试验装置包括：支撑架，所述支撑架起支撑作用；加载机构，所述加载机构设置在所述支撑架的上端部，所述超高水充填材料位于所述加载机构的内部；加载杆，所述加载杆横向设置在所述加载机构的上方，且所述加载机构的上端部与所述加载杆接触；且所述加载杆通过第一可调螺栓与所述支撑架铰链接；配重箱，所述配重箱位于所述加载杆的下方，且所述配重箱通过第二可调螺栓与所述加载杆铰链接；所述第一可调螺栓和所述第二可调螺栓分别位于所述加载杆的两端部，所述加载机构位于所述第一可调螺栓和所述第二可调螺栓之间；变形测量装置，所述变形测量装置固定在所述支撑架的上端部，且所述变形测量装置与所述加载机构的上部连接，用于测量所述超高水充填材料的蠕变量；在所述加载杆上，且所述第一可调螺栓和所述第二可调螺栓分别与所述加载杆连接的位置处均设置有铣槽；所述加载杆为工字型钢，所述铣槽设置在工字型钢的翼缘上。在如上所述的试验装置，优选，所述加载机构包括：加载缸，所述加载缸为一筒体结构，所述超高水充填材料位于所述加载缸的内部；加载柱塞，所述加载柱塞的一部分竖直插入至所述加载缸内部，且所述加载柱塞下端部的端面与所述加载缸内的所述超高水充填材料的上表面接触，所述加载柱塞上端部位于所述加载缸的外部上方位置，且所述加载柱塞上端部的端面与所述加载杆接触；垫板，所述垫板位于所述加载缸的底部，且与所述超高水充填材料的下表面接触。在如上所述的试验装置，优选，所述加载机构为半密闭型加载机构或者密闭型加载机构；所述半密闭型加载机构为：所述超高水充填材料的上表面与所述加载柱塞的接触位置采用密封圈进行密封；所述垫板为透水板；所述加载缸的下端和所述垫板位于蓄水盒内，所述蓄水盒用于收集所述超高水充填材料流出的水分；所述密闭型加载机构为：所述超高水充填材料的上表面、下表面分别与所述加载柱塞和所述垫板的接触位置处均采用密封圈进行密封。在如上所述的试验装置，优选，还包括：在所述加载缸的外周上套设有一导向筒，在所述蓄水盒的底面设置有一底座。在如上所述的试验装置，优选，所述变形测量装置为千分表装置；所述变形测量装置与所述加载机构的变形测量装置接触位置位于所述加载柱塞的上部。在如上所述的试验装置，优选，所述加载机构与所述第一可调螺栓之间的距离值小于所述加载机构与所述第二可调螺栓之间的距离值。在如上所述的试验装置，优选，在所述加载杆上和所述支撑架的上端部均设置有通孔，所述第一可调螺栓竖直的插入所述加载杆和所述支撑架上对应设置的两个通孔内，用于将所述加载杆和所述支撑架铰链接，所述加载杆能以所述加载机构为支点进行转动，通过调整所述第一可调螺栓的长度以保持所述加载杆处于水平状态；所述第一可调螺栓的下部采用螺母旋拧，用于调节所述加载杆和所述支撑架之间的距离，即用于调整所述第一可调螺栓的长度值的大小；在所述加载杆设置的用于所述第一可调螺栓穿入的通孔的开口处设置成铣槽，便于所述第一可调螺栓的端部稳定的卡入在所述铣槽内。在如上所述的试验装置，优选，在所述加载杆上和所述配重箱的上端部均设置有通孔，所述第二可调螺栓竖直的插入所述加载杆和所述配重箱上对应设置的两个通孔内，用于将所述加载杆和所述配重箱铰链接，可进行不同加载配重；所述配重箱上的通孔设置在所述配重箱的上端部的中间位置处；所述第二可调螺栓的下部采用螺母旋拧，用于调节所述加载杆和所述配重箱之间的距离，即用于调整所述第二可调螺栓的长度值的大小；在所述加载杆设置的用于所述第二可调螺栓穿入的通孔的开口处设置成铣槽，便于所述第二可调螺栓的端部稳定的卡入在所述铣槽内。在如上所述的试验装置，优选，还包括：在所述加载柱塞上端部与所述加载杆之间还设置有一根钢筋，即所述加载柱塞通过所述钢筋与所述加载杆之间为线接触。在如上所述的试验装置，优选，在所述加载杆上且在所述钢筋与所述加载杆接触位置处设置有铣槽，所述钢筋的端部位于该铣槽内，便于所述钢筋与所述加载杆线接触的稳定性更强。与最接近的现有技术相比，本技术提供的技术方案具有如下有益效果：1、本技术提供的技术方案能验证超高水充填材料不同环境压缩条件下长时蠕变性能，为建筑物、公(铁)路和水体下(三下)充填开采理论提供试验依据。2、本技术运用杠杆加载原理，利用配重箱对超高水充填材料试样进行长期加载，模拟煤矿井下充填区域上覆岩层自重对超高水充填体长的加载效应，通过调整配重箱的配重进行模拟不同埋深处上覆岩层的加载效应，在密闭型和半密闭型的两种缸体可进行模拟不同围岩条件充填体的压缩变形特征，为超高水充填材料配比设计提供实验依据。该试验装置具有加载条件可调，无需能源消耗(无需消耗水和电)即可达到模块长期稳定加载特点。3、本技术利用变形测量装置(千分表)读数来测得超高水材料试样在密闭和半密闭两种环境压缩变形与时间的关系。4、本技术提供的该试验装置的使用方法工艺简单、操作方便。附图说明图1为本技术实施例中超高水充填材料蠕变试验装置组装结构示意图。图2为本技术实施例中可调螺栓与加载杆连接处的结构示意图。图3为本技术实施例中半密闭型加载机构的结构示意图；图4为本技术实施例中密闭型加载机构的结构示意图；图5为本技术实施例中设置有套筒和底座的加载机构示意图。图中：1-支撑架；2-加载机构；3-加载杆；4-配重箱；5-变形测量装置；6-第一可调螺栓；7-钢筋；8-第二可调螺栓；9-螺母；10-变形测量装置接触位置；11-半密闭型加载机构；12-密闭型加载机构；13-加载柱塞；1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高水充填材料蠕变试验装置，其特征在于，所述试验装置包括：支撑架，所述支撑架起支撑作用；加载机构，所述加载机构设置在所述支撑架的上端部，所述超高水充填材料位于所述加载机构的内部；加载杆，所述加载杆横向设置在所述加载机构的上方，且所述加载机构的上端部与所述加载杆接触；且所述加载杆通过第一可调螺栓与所述支撑架铰链接；配重箱，所述配重箱位于所述加载杆的下方，且所述配重箱通过第二可调螺栓与所述加载杆铰链接；所述第一可调螺栓和所述第二可调螺栓分别位于所述加载杆的两端部，所述加载机构位于所述第一可调螺栓和所述第二可调螺栓之间；变形测量装置，所述变形测量装置固定在所述支撑架的上端部，且所述变形测量装置与所述加载机构的上部连接，用于测量所述超高水充填材料的蠕变量；在所述加载杆上，且所述第一可调螺栓和所述第二可调螺栓分别与所述加载杆连接的位置处均设置有铣槽；所述加载杆为工字型钢，所述铣槽设置在工字型钢的翼缘上。

【技术特征摘要】
1.一种超高水充填材料蠕变试验装置，其特征在于，所述试验装置包括：支撑架，所述支撑架起支撑作用；加载机构，所述加载机构设置在所述支撑架的上端部，所述超高水充填材料位于所述加载机构的内部；加载杆，所述加载杆横向设置在所述加载机构的上方，且所述加载机构的上端部与所述加载杆接触；且所述加载杆通过第一可调螺栓与所述支撑架铰链接；配重箱，所述配重箱位于所述加载杆的下方，且所述配重箱通过第二可调螺栓与所述加载杆铰链接；所述第一可调螺栓和所述第二可调螺栓分别位于所述加载杆的两端部，所述加载机构位于所述第一可调螺栓和所述第二可调螺栓之间；变形测量装置，所述变形测量装置固定在所述支撑架的上端部，且所述变形测量装置与所述加载机构的上部连接，用于测量所述超高水充填材料的蠕变量；在所述加载杆上，且所述第一可调螺栓和所述第二可调螺栓分别与所述加载杆连接的位置处均设置有铣槽；所述加载杆为工字型钢，所述铣槽设置在工字型钢的翼缘上。2.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述加载机构包括：加载缸，所述加载缸为一筒体结构，所述超高水充填材料位于所述加载缸的内部；加载柱塞，所述加载柱塞的一部分竖直插入至所述加载缸内部，且所述加载柱塞下端部的端面与所述加载缸内的所述超高水充填材料的上表面接触，所述加载柱塞上端部位于所述加载缸的外部上方位置，且所述加载柱塞上端部的端面与所述加载杆接触；垫板，所述垫板位于所述加载缸的底部，且与所述超高水充填材料的下表面接触。3.如权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述加载机构为半密闭型加载机构或者密闭型加载机构；所述半密闭型加载机构为：所述超高水充填材料的上表面与所述加载柱塞的接触位置采用密封圈进行密封；所述垫板为透水板；所述加载缸的下端和所述垫板位于蓄水盒内，所述蓄水盒用于收集所述超高水充填材料流出的水分；所述密闭型加载机构为：所述超高水充填材料的上表面、下表面分别与所述加载柱塞和所述垫板的接触位置处均采用密封圈进行密封。4.如权利要求3所述的试验装置，其特征在于，还包括：在所述加载缸的外周...

【专利技术属性】
技术研发人员：李西凡，苏承东，熊祖强，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南,41