[发明专利]一种矸石流态化充填材料测试装置及其试验方法

权利要求书

1.一种矸石流态化充填材料测试装置，其特征在于：包括试验箱(1)和底座(2)，所述试验箱(1)的底板固定在所述底座(2)上；

所述试验箱(1)为一中空箱体，所述试验箱(1)的侧板和/或顶板上开设有若干注浆孔(107)，用于向试验箱(1)内注入料浆，所述料浆包括矸石和水；

所述底座(2)包括底座上层(202)和底座下层(203)，在所述底座上层(202)、底座下层(203)之间设置有变角结构，用于改变底座上层(202)及其上部固定的所述试验箱(1)的倾角。

2.根据权利要求1所述的一种矸石流态化充填材料测试装置，其特征在于：所述变角结构位于所述底座上层(202)、底座下层(203)之间，包括设置在所述底座(2)一侧的若干液压立柱(201)及其对侧设置的转动装置；所述液压立柱(201)通过加压上升，推动所述底座上层(202)围绕所述转动装置向上转动，实现所述底座上层(202)及其上部固定的所述试验箱(1)的倾角的改变。

3.根据权利要求2所述的一种矸石流态化充填材料测试装置，其特征在于：所述转动装置为铰链，所述底座下层(203)侧的铰链的侧表面分布有0°～45°角度标注，所述底座上层(202)水平于转动圆心位置刻有指角标注，用于指示读取抬升角度。

4.根据权利要求1所述的一种矸石流态化充填材料测试装置，其特征在于：所述底座(2)与所述试验箱(1)均为不锈钢材质；所述试验箱(1)为正方体结构，外部尺寸为长×宽×高＝4m×4m×4m，内部的有效装料空间为长×宽×高＝3.6m×3.6m×3.6m。

5.根据权利要求1所述的一种矸石流态化充填材料测试装置，其特征在于：所述侧板和/或顶板的中间部分由钢架(104)和数块透明板(105)匹配形成透明窗框结构，用于透过所述透明板(105)实时监测所述试验箱(1)内矸石的分布。

6.根据权利要求5所述的一种矸石流态化充填材料测试装置，其特征在于：所述透明板(105)的中心开设所述注浆孔(107)，模拟不同矸石注入时的特性，所述特性包括但不限于矸石注入时的方向和角度。

7.根据权利要求5所述的一种矸石流态化充填材料测试装置，其特征在于：所述钢架(104)的节点内侧固定有液位仪(106)，用于监测所述料浆在所述试验箱(1)内的分布情况，并对外输出水位值。

8.根据权利要求1所述的一种矸石流态化充填材料测试装置，其特征在于：所述试验箱(1)的侧板和顶底板、所述底板与所述底座(2)之间，均通过螺栓相互连接固定，接触内侧部分设置有密封圈，用于防止注浆液渗出；

所述液压立柱(201)与底座下层(203)、底座上层(202)通过旋转结构固连。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种矸石流态化充填材料测试装置的试验方法，其特征在于：利用中空的试验箱(1)模拟煤层开采后形成的采空区，对所述试验箱(1)内进行注浆，分析矸石料浆注入“采空区”的形态分布情况，具体的试验步骤是：

(1)无顶板的试验箱(1)固定在底座(2)上，启动变角结构，将所述试验箱(1)调整至采空区的倾角；

(2)根据对采空区探测的结果，将不同粒径矸石缩放分区、分层住入所述试验箱(1)，模拟采空区垮落形态；

(3)盖上所述试验箱(1)的顶板，并密封所述试验箱(1)的侧板上的注浆孔(107)；

(4)启动压力机，对所述试验箱(1)进行加压，模拟采空区压力状态；

(5)打开任意注浆孔(107)，通过注浆管道对模拟的采空区进行注浆模拟，实时监测注浆过程中矸石和料浆的形态分布情况；

(6)注浆结束后，停止压力机。

10.根据权利要求9所述的一种矸石流态化充填材料测试装置的试验方法，其特征在于：步骤(5)进行注浆模拟的同时，在其余注浆孔(107)中放入勘探摄像头，通过所述勘探摄像头和设置在所述侧板和/或顶板上的液位仪(106)和透明板(105)，实时监测与记录注浆过程中矸石和料浆的形态分布情况。