[发明专利]一种固体充填材料压缩试验装置及方法

权利要求书

1.一种固体充填材料压缩试验装置，其特征在于，包括：模型箱，所述模型箱包括底板，在所述底板上围设有第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板，所述第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板围设的空间形成填料空间，用于模拟采空区，所述第一侧板与第三侧板相对，分别用于模拟采煤工作面上、下顺槽，所述第二侧板与第四侧板相对，所述第二侧板用于模拟开切眼煤壁，所述第四侧板两端分别活动连接于所述第一侧板与第三侧板上，且在与第二侧板的连线方向上可移动，在所述第四侧板上设有施压部件，在所述施压部件的推动下，所述第四侧板朝向所述第二侧板方向移动，以用于模拟实际充填过程中固体填充材料受到的来自液压支架上的夯实机构的侧向夯实力；

所述第一侧板与第三侧板顶部架设有多根与所述第四侧板平行设置的卸料板，所述卸料板上具有向所述填料空间中填料的填料口，所述卸料板用于模拟实际充填过程中液压支架后顶梁上悬挂的底卸式输送机。

2.根据权利要求1所述的压缩试验装置，其特征在于，所述第一侧板的顶端沿长度方向等间距设有多个第一凹槽部，在所述第二侧板的顶端沿长度方向等间距设有多个第二凹槽部，且所述第一凹槽部与所述第二凹槽部对应设置，所述卸料板一端设于所述第一凹槽部中，另一端设于所述第二凹槽部中。

3.根据权利要求2所述的压缩试验装置，其特征在于，所述第一凹槽部与第二凹槽部为半圆状凹槽，所述卸料板的两端具有半圆形搭接部，所述卸料板的两端通过所述半圆形搭接部搭接于所述半圆状凹槽中。

4.根据权利要1所述的压缩试验装置，其特征在于，所述卸料板是由金属薄板制成的截面为圆弧状的钣金件。

5.根据权利要求1所述的压缩试验装置，其特征在于，所述施压部件包括千斤顶。

6.一种固体充填材料压缩试验方法，其特征在于，基于权利要求1至5任一所述的固体充填材料压缩试验装置实施，所述方法包括步骤：

S10、根据实际充填开采中液压支架上的夯实机构与液压支架底座的铰接点与底卸式输送机中心之间的水平距离，调整第四侧板到第一根卸料板的填料口中心线的距离；其中，第一根卸料板是以第二侧板为参照物向第四侧板方向计数；

S20、通过所述第一根卸料板上的填料口向所述填料空间中填充料，用于模拟“采一充一”的充填开采模式；

S30、当所述填料空间填满料时，利用所述施压部件朝向第二侧板方向推动第四侧板，以模拟液压支架上的夯实机构的侧向夯实过程；

S40、在完成夯实后，利用电液伺服压力机通过所述施压部件对所述填料空间内的充填材料进行压缩，监测得到压缩的充填料体积变化率及应变-应力曲线。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

改变实验过程中的填料位置，从第n根卸料板上的填料口向所述填料空间中填充料，用于模拟“采n充一”的充填开采模式；所述n≥1，且n为整数；

基于不同的填料位置，分别重复步骤S30及S40，监测得到每次改变填充料位置后，压缩的充填料体积变化率及应变-应力曲线，以模拟实际充填过程中不同的填充步距对固体填充材料的力学影响环境；

根据每次得到的压缩的充填料体积变化率及应变-应力曲线，分析不同的填充步距对固体填充材料的力学影响。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

每次实验中，改变施压部件的推力大小，以模拟不同的侧向夯实力的夯实过程；

监测得到每次改变推力大小后，压缩的充填料体积变化率及应变-应力曲线，以模拟实际充填过程中不同的侧向夯实力对固体填充材料的力学影响环境；

根据每次得到的压缩的充填料体积变化率及应变-应力曲线，分析不同的侧向夯实力对固体填充材料的力学影响。