[发明专利]超高水充填材料蠕变试验装置及其使用方法

说明书

本发明提供一种超高水充填材料蠕变试验装置及其使用方法，本发明提供的技术方案能验证超高水充填材料不同环境压缩条件下长时蠕变性能，为实际工程项目的充填开采理论提供试验依据。本发明运用杠杆加载原理，利用配重箱对超高水充填材料试样进行长期加载，模拟煤矿井下充填区域上覆岩层自重对超高水充填体长的加载效应，通过调整配重箱的配重进行模拟不同埋深处上覆岩层的加载效应，在密闭型和半密闭型的两种缸体可进行模拟不同围岩条件充填体的压缩变形特征，为超高水充填材料配比设计提供实验依据。该试验装置具有加载条件可调，无需能源消耗即可达到模块长期稳定加载特点。本发明试验装置的使用方法工艺简单、操作方便。

技术领域

本发明属于煤矿充填开采技术领域，具体涉及一种超高水充填材料蠕变试验装置及其使用方法。

背景技术

超高水材料是一种双组份无机材料，作为充填材料一般各组分按照6～8∶1水灰比分别搅拌制浆，通过双管路自流输送，三通和混合管混合后灌注入采空区；浆液质量浓度为8.8％～14.2％，单立方材料消耗量小，作为充填材料具备速凝、早强、可远距离输送、成本低等突出优势，较为适合作为矿山充填开采材料。而该材料与一般混凝土相比水灰比较大，胶结体内部存在较多的游离水，在长期受压状态下，该材料在游离水渗出后强度如何变化，尤其是矿山地下空间的密闭和半密闭性区域，观察体积变化和受载破坏情况对矿业领域井下充填能否成功起到关键的作用，但由于煤岩体地质条件的复杂性，充填工程的隐蔽性，现场观测难度需要大量财力和物力。而室内缺乏有效试验装置及手段来验证现场超高水充填材料充填理论。

因此，急需研发一种超高水充填材料蠕变试验装置及方法，试验结论为建筑物、公(铁)路和水体下(三下)充填开采理论提供依据。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中室内缺乏有效试验装置及手段来验证现场超高水充填材料充填理论的问题缺陷，而提出一种超高水充填材料蠕变试验装置及其使用方法。本发明提供的技术方案所得出的试验结论为建筑物、公(铁)路和水体下(三下)充填开采理论提供依据。本发明利用杠杆加载原理，通过配载不同加载块体对超高水充填材料试样施加不同压力，达到模拟井下充填区域上覆岩层自重对高水充填体长期作用情况，利用千分表读数来测得超高水材料试样在密闭和半密闭两种环境压缩变形与时间的关系。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超高水充填材料蠕变试验装置，所述试验装置包括：支撑架，所述支撑架起支撑作用；加载机构，所述加载机构设置在所述支撑架的上端部，所述超高水充填材料位于所述加载机构的内部；在所述支撑架的上部固定设置有底座，所述加载机构放置在所述底座上；加载杆，所述加载杆横向设置在所述加载机构的上方，且所述加载机构的上端部与所述加载杆接触；且所述加载杆通过第一可调螺栓与所述支撑架铰链接；配重箱，所述配重箱位于所述加载杆的下方，且所述配重箱通过第二可调螺栓与所述加载杆铰链接；所述第一可调螺栓和所述第二可调螺栓分别位于所述加载杆的两端部，所述加载机构位于所述第一可调螺栓和所述第二可调螺栓之间；变形测量装置，所述变形测量装置固定在所述支撑架的上端部，且所述变形测量装置与所述加载机构的上部连接，用于测量所述超高水充填材料的蠕变量。

如上所述的试验装置，优选，所述加载机构包括：加载缸，所述加载缸为一筒体结构，所述超高水充填材料位于所述加载缸的内部；加载柱塞，所述加载柱塞的一部分竖直插入至所述加载缸内部，且所述加载柱塞下端部的端面与所述加载缸内的所述超高水充填材料的上表面接触，所述加载柱塞上端部位于所述加载缸的外部上方位置，且所述加载柱塞上端部的端面与所述加载杆接触；垫板，所述垫板位于所述加载缸的底部，且与所述超高水充填材料的下表面接触。