采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验方法技术

本发明专利技术提供了一种采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置及试验方法，属于采矿工程充填开采模型试验技术领域，目的在于通过模型试验高效便捷的研究多种因素对非胶结膏体充填的影响

【技术实现步骤摘要】
采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验方法


[0001]本专利技术涉及煤矿充填开采
，尤其涉及一种采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验方法
。

技术介绍

[0002]充填采煤法是一种顶板管理方法，它是利用充填材料充填采空区以达到防止或减少围岩垮落与变形的目的，目前采用的充填法主要包括胶结充填和固体充填等，在综采工作面中进行充填前需要对支架进行改造，单个支架的改造费用高昂，占整个充填开采成本比例很大，拖管充填是利用破碎直接顶形成的堵漏墙，通过支架之间铺设的管道对采空区进行充填，这种充填方法不需要对支架进行改造，降低了充填成本，充填材料通常是以水
、
砂和水泥等为主要原料制备，充填材料需求量大造成了充填成本的上升，架间底板拖管非胶结膏体充填技术就是通过拖管充填的方式，将以粉煤灰
、
煤矸石为主要原料制备的材料充填至采空区，这项技术不仅省去了改造支架的成本，而且降低了材料制备成本，实现了煤矸石的绿色处理
。
[0003]环管试验是一种研究充填材料输送特性的试验方法，主要研究充填材料在管道输送中的沿程阻力与充填参数和充填材料之间的关系，现有的环管试验设备成本高，操作过程复杂，耗时耗力，不同的充填作业条件一般需要特定的环管试验，环管试验的数据也无法被共享，目前，尚未有针对架间底板拖管采空区充填非胶结膏体的环管试验方法，另外，现有的环管试验也无法观测和掌握非胶结膏体在采空区的流动特征
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置及试验方法，采用控制变量的原则，研究不同配比充填材料和不同充填压力对非胶结膏体浆液扩散范围的影响，进一步综合研究分析不同状态下非胶结膏体浆液的最优配比
。
对于采矿工程中充填开采工程领域具有重要的现实意义和推广价值
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置，包括有进料系统
、
监测系统和采空区模拟箱，所述进料系统内部包括有竖向进料管
、
横向进料管和阀门，所述监测系统内部包括有智能电磁流量计和压力计，所述监测系统连接在横向进料管中，所述采空区模拟箱与横向进料管连接
。
[0006]进一步地，所述竖向进料管用于调节管子数量达到不同高度满足试验所需压力
。
[0007]进一步地，所述阀门位于横向进料管和采空区模拟箱连接处，用于控制充填量和保证满管输送
。
[0008]进一步地，所述监测系统中的智能电磁流量计用于测试充填瞬时流速和累计充填量
。
[0009]进一步地，所述监测系统中的压力计用于实时监测充填管路压力
。
[0010]进一步地，所述采空区模拟箱用于按采空区塌落矸石级配设置进行矸石装填
。
[0011]进一步地，所述采空区模拟箱为可拆卸结构
。
[0012]进一步地，所述试验方法如下：试验
A
，采场架间底板拖管充填不同配比非胶结膏体采空区浆液扩散半径试验：步骤
A1
：根据所研究工程原型煤矸石的级配确定模型煤矸石的级配，以模型煤矸石级配曲线与原型煤矸石级配曲线达到基本平行为标准，将煤矸石粉煤灰加水搅拌均匀为非胶结膏体；步骤
A2
：以采空区塌落矸石级配为标准，在采空区模拟箱中装入矸石模拟采空区；步骤
A3
： 将配制好的非胶结膏体导入竖向充填管，并保证进料系统管路中充满浆液；步骤
A4
：管路中充满浆液后，观测压力计并确定达到试验所需压力；步骤
A5
：打开阀门，观测智能电磁流量计并记录流量；步骤
A6
：智能电磁流量计上显示流量明显下降，关闭阀门；步骤
A7
：沿横向管路走向竖向剖开采空区模拟箱中矸石堆并记录非胶结膏体模拟采空区内的流动特性；步骤
A8
：根据试验设计的不同配比方案，重复步骤
A1
至
A7
，至完成试验组数；进一步地，所述步骤
A2
到步骤
A4
将配制好的非胶结膏体导入竖向充填管并观测压力计压力进行至少三次操作，即多次注入多次测算以降低测量误差
。
[0013]进一步地，所述试验方法设置对照试验：试验
B
，采场架间底板拖管充填不同充填压力下非胶结膏体采空区浆液扩散半径试验：步骤
B1
只
B7
：同步骤
A1
至
A7
；步骤
B8
：根据试验设计的不同充填压力方案，调节竖向充填管高度达到设定充填压力，重复步骤
B1
至
B7
，至完成试验组数
。
[0014]本专利技术的优点是：
1、
本专利技术提供的采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置，包括进料系统
、
监测系统和采空区模拟箱，具有较高的集成性，安装
、
使用操作简便
。
[0015]2、
本专利技术提供的采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置，其进料系统的竖向管路可根据工程实际及实验需求进行更换或定制，具有更好的工程适应性
。
[0016]3、
本专利技术提供的采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置，可研究多种因素对非胶结膏体充填效果的影响，即可采用控制变量法，研究单个变量的影响，也可改变多个变量，研究多个影响因素的联合作用
。
附图说明
[0017]图1为本专利技术整体结构示意图；图2为本专利技术监测系统整体结构示意图；图3位本专利技术进料管整体结构示意图
。
[0018]图中：
1、
进料系统；
2、
监测系统；
3、
采空区模拟箱；
4、
竖向进料管；
5、
横向进料管；
6、
智能电磁流量计；
7、
压力计；
8、
阀门
。
具体实施方式
[0019]如图
1、2、3
所示，一种采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置，包括有进料系统
1、
监测系统2和采空区模拟箱3，所述进料系统1包括有竖向进料管4和横向进料管5，所述监测系统2包括有智能电磁流量计6和压力计7，所述监测系统2连接在横向进料管5中，所述采空区模拟箱3与横向进料管5连接
。
[0020]所述竖向进料管4可进行调节管子数量达到不同高度满足试验所需压力
。
[0021]所述阀门8在横向进料管5和采空区模拟箱3连接处，能控制充填量和保证满管输送，非胶结膏体中矸石可利用筛网自行选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置，包括有进料系统（1）
、
监测系统（2）和采空区模拟箱（3），其特征在于：所述进料系统（1）内部包括有竖向进料管（4）
、
横向进料管（5）和阀门（8），所述监测系统（2）内部包括有智能电磁流量计（6）和压力计（7），所述监测系统（2）连接在横向进料管（5）中，所述采空区模拟箱（3）与横向进料管（5）连接
。2.
根据权利要求1所述的一种采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置，其特征在于：所述竖向进料管（4）用于调节管子数量达到不同高度满足试验所需压力
。3.
根据权利要求1所述的一种采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置，其特征在于：所述阀门（8）位于横向进料管（5）和采空区模拟箱（3）连接处，用于控制充填量和保证满管输送
。4.
根据权利要求1所述的一种采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置，其特征在于：所述监测系统（2）中的智能电磁流量计（6）用于测试充填瞬时流速和累计充填量
。5.
根据权利要求1所述的一种采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置，其特征在于：所述监测系统（2）中的压力计（7）用于实时监测充填管路压力
。6.
根据权利要求1所述的一种采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置，其特征在于：所述采空区模拟箱（3）用于按采空区塌落矸石级配设置进行矸石装填
。7.
根据权利要求1所述的一种采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置，其特征在于：所述采空区模拟箱（3）为可拆卸结构
。8.
一种采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验方法，其特征在于，利用权利要求1至7任一项所述的采场架间底板拖管采空区充填非胶结膏体环管试验装置，所述试验方法如下：试验
A
，采场架间底板拖管充填不同配比非胶结膏体采空区浆液扩散半径试验：步骤
A1
：根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，成云海，王旭东，刘龙，张俊飞，申昊，王永刚，黄国栩，刘欢，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：