The invention belongs to the field of filling mining technology, in particular to an experimental device and method for simulating the strength formation process of filling body in situ environment. The technical scheme of the invention is as follows: An experimental device for simulating the strength formation process of filling body in situ environment includes pore pressure gauge, matrix suction gauge, humidity sensor, fiber Bragg grating strain sensor, fiber Bragg grating temperature sensor, fiber Bragg grating sensor demodulator, laser displacement meter, thermostat and forming structure. The forming structure comprises a base, a wooden shell and a lower filter plate. A cylindrical cavity, an upper cover, a plastic hose, a polyurethane thermal insulation foam, a bracket and a discharging hopper. The invention can independently complete the setting process test of filling body, monitor the test of strain, humidity, temperature strain, stress and osmotic pressure inside filling body, and analyze the change of temperature and strain inside large volume filling body, thus providing necessary means for further research work.
【技术实现步骤摘要】
一种模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置及方法
本专利技术属于充填采矿
,具体涉及一种模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置及方法。
技术介绍
随着可再生矿产资源的日益短缺及矿山开采过程中引发的环境问题,矿山充填被视为能够减缓或消除环境危害效应的一种采矿方法。在充填采矿法中(二步骤开采)或采空区充填中,为了达到充填体在采场中的支撑作用,通常会保守的选择较高的充填体强度,尤其是二步骤开采法中充填体作为自立型人工矿柱时,而充填体强度的实现是通过添加一定含量的胶结剂实现的,常用的胶结剂是普通硅酸盐水泥,水泥含量越高,充填体的强度越大。胶结剂含量的增大,由此产生的充填成本往往在整个矿山初期投资中占有很大的比重。一直以来,充填体的成本是制约充填采矿法发展的重要因素。故需研究以最优的方式实现充填所满足的功能需求,减少水泥用量,从而达到降低充填成本的目的,即实现针对采场特定环境进行精准充填。为了既能实现充填体满足地下采场内的各种充填功能需求,又能较大化的节约充填体中胶结剂的使用量,众多学者在研究如何降低水泥含量和使用各种额外的添加剂替代水泥,例如粉煤灰、矿渣以及各类减水剂和缓凝剂,取得了很多有益的研究成果,很大程度上降低了充填中胶结剂的使用量,降低了矿山的充填成本,且在一定程度上保证了防止地表下沉和采空区塌陷,实现了矿山的绿色开采。在研究胶结剂使用量过程中,充填体的单轴抗压强度因其简单、方便,一直以来是量化充填体强度性能的一个重要指标。长期以来,国内外学者都致力于研究如何能够定量及准确的得到原位充填采场内部充填体的强度分布形式。前人在室内进行了大量的充填体单 ...
【技术保护点】
1.一种模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置,其特征在于,包括孔压计、基质吸力计、湿度传感器、光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅传感解调仪、激光位移计、恒热器和成型结构,所述成型结构包括底座、木质外壳、下滤板、圆柱形腔体、上盖、塑料软管、聚氨酯保温泡沫、支架和下料漏斗,木质外壳设置在所述底座上,下滤板设置在木质外壳内,圆柱形腔体放置在下滤板上,所述上盖设有圆孔,所述上盖安装在木质外壳的上端,塑料软管缠绕在圆柱形腔体外部,聚氨酯保温泡沫填充在木质外壳与圆柱形腔体之间,所述支架设置在所述上盖上,下料漏斗放置在所述支架上;圆柱形腔体上设有多个安装孔,孔压计、基质吸力计、湿度传感器、光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器安装在所述安装孔处,光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器通过导线与光纤光栅传感解调仪连接,塑料软管与所述恒热器连通,激光位移计用于对充填体的沉降量进行实时监测。
【技术特征摘要】
1.一种模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置,其特征在于,包括孔压计、基质吸力计、湿度传感器、光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅传感解调仪、激光位移计、恒热器和成型结构,所述成型结构包括底座、木质外壳、下滤板、圆柱形腔体、上盖、塑料软管、聚氨酯保温泡沫、支架和下料漏斗,木质外壳设置在所述底座上,下滤板设置在木质外壳内,圆柱形腔体放置在下滤板上,所述上盖设有圆孔,所述上盖安装在木质外壳的上端,塑料软管缠绕在圆柱形腔体外部,聚氨酯保温泡沫填充在木质外壳与圆柱形腔体之间,所述支架设置在所述上盖上,下料漏斗放置在所述支架上;圆柱形腔体上设有多个安装孔,孔压计、基质吸力计、湿度传感器、光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器安装在所述安装孔处,光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器通过导线与光纤光栅传感解调仪连接,塑料软管与所述恒热器连通,激光位移计用于对充填体的沉降量进行实时监测。2.根据权利要求1所述的模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置,其特征在于,所述圆柱形腔体由铝塑板或者PVC板制备。3.根据权利要求1所述的模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置,其特征在于,所述安装孔设置在圆柱形腔体的不同高度处,每个高度处均匀分布四个所述安装孔。4.根据权利要求1所述的模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置,其特征在于,所述木质外壳的下部设有操作孔。5.根据权利要求1所述的模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置,其特征在于,孔压计、基质吸力计、湿度传感器、光纤光栅传感解调仪、激光位移计和恒热器通过导线与计算机连接。6.一种模拟原位环境充填体强度形成过程的试验方法,其特征在于,利用如权利要求1-5之一所述的模拟原位环境充填体强度形成过程的试验装置...
【专利技术属性】
技术研发人员:朱万成,闫保旭,贾瀚文,侯晨,于永生,牛雷雷,吉东亮,
申请(专利权)人:东北大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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