一种固体充填材料压缩试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例提供一种固体充填材料压缩试验装置，涉及固体充填材料力学性质测试技术领域。该装置包括：底板，在底板上围设有第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板，第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板围设的空间形成填料空间，第一侧板与第三侧板相对，分别用于模拟采煤工作面上、下顺槽，第二侧板与第四侧板相对，第二侧板用于模拟开切眼煤壁，第四侧板下部铰接于底板上，第四侧板在加载机构的推动下，朝向第二侧板绕底板转动，改变与底板的夹角，模拟实际充填过程中夯实机构以不同夯实角向固体充填材料施加侧向夯实力。基于该实验装置得到的实验结果，可较准确地反映出固体充填材料在实际充填开采中的力学性质。体充填材料在实际充填开采中的力学性质。体充填材料在实际充填开采中的力学性质。

【技术实现步骤摘要】
一种固体充填材料压缩试验装置


[0001]本技术涉及固体充填材料力学性质测试
，尤其涉及一种考虑受夯实角和工作面采高影响的固体充填材料压缩试验装置。

技术介绍

[0002]传统大规模的垮落法采煤，对煤炭资源造成了很大的损失、给矿区及周边地区生态环境造成了很大的破坏，主要表现为：(一)煤炭损失严重：建筑物下、水体下、铁路下等“三下”压煤损失严重，据不完全统计，目前已探明的损失量高达142亿吨；同时区段间也有一定的煤柱损失。(二)矿山固体废弃物排放量大：煤矿在开采煤炭时产生了大量的矸石固体废弃物，其排放量约占煤炭产量的10％～15％，一般的处理方法是直接外排堆存在地表，形成矸石山；矿山固体废弃物地面排放会造成环境污染与危害、侵占良田以及会导致次生灾害。(三) 矿山开采带来严重的环境破坏：主要表现为土地资源破坏严重、地下水大量流失、地表塌陷。
[0003]鉴于垮落法开采引起的上述问题，目前最好的解决方法即为充填开采，而充填开采中应用最多、材料来源最为广泛的为固体充填开采。在固体充填开采工艺中，固体充填材料的力学性质在充填效果中起着关键性作用，目前对充填材料的力学性质测试基本上都是采用侧限压缩试验，即利用具有一定刚度的钢筒作为装料装置，如图1所示；再利用电液伺服压力机通过活塞对固体充填材料进行压缩，测试其应力
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应变曲线，分析材料的力学性质。这种装置操作简便，在一定程度上可以很好地反应固体充填材料力学性质。本申请的技术人在实现本技术创造的过程中发现：当前为研究固体填充材料力学性质开展的侧限压缩试验，并不能较为真实地模拟实际充填过程中充填材料所表现出的力学行为(即实际受力状态)，致使现有的侧限压缩试验结果并不能较为准确地反映出固体充填材料在实际充填开采中的力学性质。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术实施例提供一种考虑受夯实角和工作面采高影响的固体充填材料压缩试验装置，能较为真实地模拟实际充填过程中充填材料的实际受力状态，使得基于该实验装置得到的实验结果，可较准确地反映出固体充填材料在实际充填开采中的力学性质。
[0005]第一方面，本技术实施例提供一种固体充填材料压缩试验装置，包括：模型箱，所述模型箱包括底板，在所述底板上围设有第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板，所述第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板围设的空间形成填料空间，用于模拟采空区，所述第一侧板与第三侧板相对，分别用于模拟采煤工作面上、下顺槽，所述第二侧板与第四侧板相对，所述第二侧板用于模拟开切眼煤壁，所述第四侧板上部两端分别活动连接于所述第一侧板与第三侧板上，且在与第二侧板的连线方向上可移动，所述第四侧板下部铰接于所述底板上，所述第四侧板外侧用于连接加载机构，在所述加载机构的推动下，所述
第四侧板朝向所述第二侧板方向绕所述底板转动，以改变与底板的夹角，用于模拟实际充填过程中液压支架上的夯实机构以不同夯实角向固体充填材料施加侧向夯实力。
[0006]可选地，所述第四侧板为可伸缩结构板。
[0007]可选地，所述第一侧板、第二侧板及第三侧板顶部分别设有用于接高的连接部。
[0008]可选地，所述第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板的弹性模量大于固体填充材料的弹性模量。
[0009]可选地，所述第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板为高强度钢板制作。
[0010]本技术实施例提供的固体充填材料压缩试验装置，考虑到实际充填开采中的充填用的可移动液压支架上的夯实机构的夯实角和工作面采高对采空区内固体充填材料的力学影响，用第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板围设制作的模型箱的空间形成填料空间，模拟采空区；通过将第四侧板底部绕底板可转动地设置，且其上部可朝第二侧板方向移动，模拟液压支架上的夯实机构，配合第四侧板侧部连接的加载机构，用于模拟实际充填过程中固体填充材料受到的来自液压支架上的夯实机构的以不同夯实角向固体充填材料施加侧向夯实力在开展固体充填材料压缩实验过程中，向所述填料空间中充填固体充填材料，模拟采空区的充填，而且利用加载机构作用于第四侧板外表面，推动第四侧板朝向第二侧板方向绕底板转动，模拟实际充填过程中液压支架上的夯实机构以一定的夯实角向采空区内的固体充填材料侧向夯实的过程，从而能较为真实地模拟实际充填过程中充填材料的实际受力状态，使得基于该实验装置得到的实验结果，可较准确地反映出固体充填材料在实际充填开采中的力学性质。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0012]图1为为现有固体充填材料力学侧限压缩试验所用的钢筒示意图；
[0013]图2为实际充填开采中固体充填用液压支架及夯实机构对充填体力学作用示意图；
[0014]图3为本技术一实施例固体充填材料压缩试验装置结构示意图；
[0015]图4为本技术一实施例固体充填材料压缩试验流程示意图；
[0016]其中，图2中，护帮板1、前顶梁2、后顶梁3、立柱4、四连杆5、底卸式输送机、夯实机构7、底座8、夯实角α
p
、夯实机构长度L、工作面采高Mp、夯实力的水平分力Fh、夯实力的竖向分力Fv及固体充填材料f。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
[0018]应当明确，为了更加清楚说明本技术，在以下的具体实施例中描述了众多技术细节，本领域技术人员应当理解，没有其中的某些细节，本技术同样可以实施。另外，为了凸显本技术的主旨，涉及的一些本领域技术人员所熟知的方法、手段、零部件及其
应用等未作详细描述，但是，这并不影响本技术的实施。本文所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0019]目前对充填材料的力学性质测试或实验，基本上都是采用如图1所示的侧限压缩实验装置开展侧限压缩试验，利用电液伺服压力机将力通过传力杆2及端部的活塞3对钢筒1中填充的固体充填材料4进行压缩，测试其应力
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应变曲线，分析材料的力学性质。这种装置操作简便，在一定程度上可以很好地反应充填材料力学性质。但是在实际充填的过程中，充填材料在充填区域会受到支架夯实机构的侧向夯实力，而侧向夯实力主要由夯实机构的推压力在水平方向的分力提供，如图2所示，在一些提出侧向压力对充填材料力学性质的影响的解决方案中，均没有考虑夯实角角度这一因素；而且，在充填的过程中，随着工作面采高的改变，充填体的充填效果也会产生一定的变化。因此在不同的夯实角和工作面采高的情况下，充填材料可能会表现出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体充填材料压缩试验装置，其特征在于，包括：模型箱，所述模型箱包括底板，在所述底板上围设有第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板，所述第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板围设的空间形成填料空间，用于模拟采空区，所述第一侧板与第三侧板相对，分别用于模拟采煤工作面上、下顺槽，所述第二侧板与第四侧板相对，所述第二侧板用于模拟开切眼煤壁，所述第四侧板上部两端分别活动连接于所述第一侧板与第三侧板上，且在与第二侧板的连线方向上可移动，所述第四侧板下部铰接于所述底板上，所述第四侧板外侧用于连接加载机构，在所述加载机构的推动下，所述第四侧板朝向所述第二侧板方向绕所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树帅，杨仁树，李永亮，路彬，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：新型
国别省市：