[发明专利]一种不同分层组合充填体试验试样的制备装置及方法

说明书

本发明公开一种不同分层组合充填体试验试样的制备装置，包括底座、底模、顶模以及环模，所述底座、环模以及顶模依次叠放形成下分层充填模具；所述底模、环模以及顶模依次叠放形成上分层充填模具；其中，所述上分层充填模具与所述下分层充填模具同轴可拆卸连接。采用不同高度的环模来设计不同分层高度的充填体组合试样模具，能够确保每一分层的高度都符合试验设计要求；通过顶模与底模来衔接不同分层充填体试样，确保每一分层衔接平面的保持平整，提高了试验的可靠性与准确性；本发明不仅可以制备不同分层组合充填体试件，也可以制备不同试验要求下不同高度的充填体试样，具有多功能、灵活制样的特性。

技术领域

本发明属于充填体室内试验技术领域，尤其涉及一种不同分层组合充填体试验试样的制备装置及方法。

背景技术

充填采矿法是一种通过管道将充填料浆输送至采空区以达到有效控制采场地压、维护采空区稳定、防止采空区上部围岩塌陷效果的采矿方法。近年来，随着国家对安全生产治理力度的不断加大，矿山企业安全生产理念的逐步形成，充填采矿法已在国内大多数金属矿山得到应用。由于充填成本的原因，矿山在实际充填过程中会采用不同配比的充填料浆对采空区进行分层充填。因此，矿山企业在充填设计之前，通常会进行在指定配比方案下不同分层高度占比的组合充填体室内试验，分析其力学特性与破坏形式，以研究出在指定配比方案下各配比最优分层高度占比的充填设计。

目前，充填体室内力学试验主要通过在固定高度的圆柱体模具中浇灌充填料浆来获得标准试验试样，但针对指定配比方案下不同分层高度占比的组合充填体试样，现有制样方法主要存在以下技术问题:在分层制样过程中，每一分层高度仅凭借着肉眼观察而定，且充填料浆存在沉降的现象，从而导致分层的高度占比与试验预设值存在较大误差；上分层是在下分层初凝之后进行浇灌，针对现有模具，每一个试验试样在分层面胶结情况都有所不同，严重的影响了试验的准确性。

发明内容

本发明提供一种不同分层组合充填体试验试样的制备装置及方法，用于至少解决传统充填体模具难以准确控制组合充填体分层高度，分层连接面胶结情况不同而导致试样试验数据不可靠的技术问题。

本发明提供一种不同分层组合充填体试验试样的制备装置，包括底座、底模、顶模以及环模，所述底座、环模以及顶模依次叠放形成下分层充填模具；所述底模、环模以及顶模依次叠放形成上分层充填模具；其中，所述上分层充填模具与所述下分层充填模具同轴可拆卸连接。

在本发明的一些实施方式中，所述底模与所述顶模上同轴开设有螺纹圆孔；所述螺纹圆孔中设置有与顶模内壁螺纹连接的螺钉，所述螺钉的上部与所述底模的上端面抵接，以使所述底模与所述顶模可拆卸连接。

在本发明的一些实施方式中，所述制备装置还包括反力架，所述反力架的下部固定在所述底座上，所述反力架的上部穿过所述底模、所述顶模上的U型槽与螺帽螺纹连接，所述螺帽的下端面与所述顶模的上端面抵接。

在本发明的一些实施方式中，所述螺帽与所述顶模之间设置有垫片。

在本发明的一些实施方式中，所述环模的上部开设有环形凹槽，所述环模的下部设置有环形凸块，其中，一个环模上的所述环形凸块插入另一个环模上的所述环形凹槽中。

在本发明的一些实施方式中，所述环形凸块还设置在顶模靠近所述底座的一侧面上，其中，顶模上的环形凸块插入所述环模上的环形凹槽中。

在本发明的一些实施方式中，顶模远离所述底座的一侧面为平面。

在本发明的一些实施方式中，所述环形凹槽还设置在所述底座以及所述底模上。

在本发明的一些实施方式中，所述底座、底模、顶模以及环模均为金属材质。