[实用新型]采场膏体充填料热-水-力-化多场性能监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及膏体充填监测技术领域，特别是指一种采场膏体充填料热-水-力-化多场性能监测装置。

背景技术

膏体是一种或者多种材料与胶凝剂复合而成的牙膏状高密度非牛顿悬浮液。膏体可以通过管道泵送或者自流输送至井下。当矿石开采完之后，充填之前一般要建设充填挡墙，充填之初流动的膏体料使得挡墙失稳是一个潜在危险，其后果非常严重，可能造成人员和财产巨大损失。挡墙的稳定性是膏体充填安全实施不可分割的一部分，一般来说，人们都是利用其它矿山的工程经验制作挡墙，而较少考虑自身充填的实际情况。这样就会造成挡墙制作过于保守，或者挡墙失效。有的矿山为了确保挡墙的安全性，一般在一个中段分几次充填，第一阶段充填只有5～7m，待第一阶段充填料养护一定时间，具有一定力学稳定性，再进行剩余部分采场连续充填。但在实际充填中，由于膏体料的自身硬化、以及与围岩的拱效应作用，挡墙压力也许要小于预测值。如果可以精确判定挡墙充填时的实际压力，将分阶段充填改为连续充填，同时也能保证挡墙的安全性，则可缩短充填时间；比如国外某矿由分阶段充填改为连续充填，充填时间缩短约20％。

此外，膏体料在采场内的由于孔隙水渗流，充填料体积变大(与室内实验相比)，养护温度、湿度等因素的变化，室内实验配比强度值与井下采场强度值也许并不相同。直接在井下采场取充填体测强度成本高、难度大，可行性较差。膏体料的力学性能主要依赖于水泥水化反应，因此，膏体的力学性能可以通过膏体内部化学反应监测以及水力特性演化进行预判。这样，就可以对实际充填采场膏体料的力学性能与室内实验进行对比分析，为矿山管理者及时调整材料配比、节约充填成本、设计更加安全可靠的充填体具有重要指导意义。

综上，对于膏体料养护过程以及充填过程中挡墙压力等进行实时监测非常重要。但是，目前对于该方面的研究或报道较少。本实用新型旨在提出一种采场膏体充填料热-水-力-化多场性能监测装置及其使用方法，既可以用于膏体料内部，也可以用于挡墙压力监测。为提高膏体充填采矿效率和安全提供参考。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种采场膏体充填料热-水-力-化多场性能监测装置。

该装置由监测位置控制支架、采场传感器固定装置、传感器(包括温度、含水率、孔隙水压力、基质吸力、电导率传感器等)、挡墙多场性能监测装置、防水集线管、数据收集器、电脑组成。其中，监测位置控制支架位于采场内部；采场传感器固定装置位于监测位置控制支架上方；传感器固定于采场传感器固定装置内壁；挡墙多场性能监测装置固定于挡墙朝向采场一侧；防水集线管包裹于各个传感器的信号线外部，并延升至上一中段或穿过充填挡墙；数据收集器放置于上一中段或挡墙外部联络巷道内，与传感器连接；电脑在需要采集数据时，与数据收集器连接。

监测位置控制支架采用固定混凝土底座与金属支架共同组成，主要用来控制监测点。根据采场监测点的高度以及监测位置不同，进行不同的支架固定装置设计。

采场传感器固定装置为网格状的金属矿，网格为正方形，网格边长为2cm-10cm，具体尺寸根据膏体料的集料最大尺寸以及流动性(坍落度和屈服应力)综合而定。采场传感器固定装置主要是防止膏体料流动过程中对传感器的破坏，使得传感器失效。

传感器可根据用途选择一种或者多种，包括温度传感器(比如MPS-2传感器)、含水率传感器(比如5TE传感器)、孔隙水压力传感器(比如总土压力盒(TEPCs)或孔隙水压力计)、基质吸力传感器(比如MPS-2传感器)、电导率传感器(比如5TE传感器)等。其中温度传感器主要监测膏体料养护过程中由于热传递、水化反应造成的温度变化；含水率、孔隙水压力传感器综合判定膏体对挡墙压力情况，为设计合理挡墙结构提供依据；基质吸力传感器实际上是负孔隙水压力，可以较好的表征膏体力学性能，间接对膏体料在采场养护过程中的强度进行预判；电导率传感器可以较好的反应膏体料内部离子浓度，对膏体养护过程中水化反应过程可以较好的监测。上述描述综合构成了采场膏体料热-水-力-化多场性能监测，即THMC(热-水-力-化)多场性能监测。传感器固定于传感器固定装置(金属固定框)内表面，固定方式相对较为灵活，以不损坏传感器，使其在任何方向不会发生位移为原则。

挡墙多场性能监测装置为架设在角钢上的粗铁丝网，角钢架设在挡墙上，主要对挡墙部分多场性能进行监测。各种传感器固定于粗铁丝网表面即可。

防水集线管，用来保护传感器信号线，包裹于传感器信号线外部，确保数据收集过程中，信号线不被损坏。