[发明专利]检测矿山充填浆液在管路中运动规律的试验装置与方法

说明书

一种检测矿山充填浆液在管路中运动规律的试验装置与方法，试验装置包括玻璃直管、玻璃弯管、活塞、活塞助推器、压力表和流速表，所述玻璃直管和玻璃弯管进行组合形成模拟管路，两端的玻璃直管内均设有活塞和活塞助推器，两端的玻璃直管的管壁上开两个用于安装压力表和流速表的开孔，所述模拟管路中容置有效应浆液和矿山充填浆液，所述效应浆液的两侧均为矿山充填浆液；由此，本发明通过研究矿山充填浆液在管路中运动规律，得到充填浆液在管路中形成结构流时的颗粒组成、质量分数、塌落度、泌水率、颗粒分布、输送速率等指标的范围值，通过控制上述指标，达到优化浆液输送工艺和防止管路中充填材料输送事故发生的目的。

技术领域

本发明涉及充填材料在输送管路中运动规律的技术领域，尤其涉及一种检测矿山充填浆液在管路中运动规律的试验装置与方法，其主要应用于掌握充填材料的管路输送流动规律，为优化输送工艺和预防浆液管路输送事故提供依据。

背景技术

充填采矿技术是利用人工充填采空区替代采出资源支撑上覆岩层，控制上覆岩层移动的一种采煤方法，既可采出煤炭资源，又能很好地控制地表沉陷、保护地面建筑及耕地，同时能合理解决“三下”压煤问题，能实现对地表生态环境的保护性开采，也是煤矿绿色开采的主要方法之一。

充填开采技术以充填材料为媒介，将整个充填开采系统贯穿在了一起。当前煤矿采区主要采用胶结充填的方法进行采空区填充。胶结充填是将采集和加工的惰性材料掺入适量的胶凝材料，加水混合搅拌制备成胶结充填料浆，沿钻孔、管、槽等向采空区输送和堆放浆体，然后使浆体在釆空区中脱去多余的水(或不脱水)，形成具有一定强度和整体性的充填体。胶结充填具有充填体凝固后强度较大，料浆收缩小，顶板管理效果好，有利于改善地压和防止地表塌陷等突出优点。煤矿采区主要采用风积沙、粉碎煤矸石、粉煤灰、水泥等来配制胶结材料，在地面将材料混合、加水搅拌完成，采用管道泵送或自流方式送入采空区充填，待其凝固产生强度，即可对采空区围岩产生作用。为提高充填效果和效率，煤矿采空区用高浓度胶结充填材料进行充填，它多由胶凝材料、风积沙或粉碎煤矸石和粉煤灰配制而成，料浆呈稳定的稠状膏体或似膏体，其质量分数可达74％-85％，应用试验浓度多在82％以上。

充填材料输送是通过无法直接观察和干预的长距离管路实现的。充填材料在管路中输送，具有三个显著特征，一是动态，二是长距离，三是黑匣子。而长距离输送是矿山充填的一个特殊问题，其它行业并不涉及。管路中的充填材料事故是充填开采中最严重的事故之一，会造成较大的财物成本和时间成本。因此，研究矿山充填浆液在管路中运动规律至关重要。而现在还没有较好的用于研究充填材料在管路中运动规律的试验装置和方法。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种检测矿山充填浆液在管路中运动规律的试验装置与方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测矿山充填浆液在管路中运动规律的试验装置与方法，以实现管路中充填材料运移规律的可视化和可量化试验的目的，同时，通过运用此装置研究矿山充填浆液在管路中运动规律，得到充填浆液在管路中形成结构流时的颗粒组成、质量分数、塌落度、泌水率、颗粒分布、输送速率等指标的范围值，通过控制上述指标，达到优化浆液输送工艺和防止管路中充填浆液输送事故发生的目的。

为解决上述问题，本发明公开了一种检测矿山充填浆液在管路中运动规律的试验装置，包括玻璃直管、玻璃弯管、活塞、活塞助推器、压力表和流速表，其特征在于：