[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

说明书

本发明公开了一种矸石流态化充填材料测试装置及其试验方法，该装置包括试验箱和底座，所述试验箱的底板固定在所述底座上；所述试验箱为一中空箱体，所述试验箱的侧板和/或顶板上开设有若干注浆孔，用于向试验箱内注入料浆，所述料浆包括矸石和水；所述底座包括底座上层和底座下层，在所述底座上层、底座下层之间设置有变角结构，用于改变底座上层及其上部固定的所述试验箱的倾角。同时箱体可实现监测，注入一定的料浆，能够判断里面料浆(分为矸石、水)在采空区的分布情况，同时能对原有的大块矸石的冲击变形、位移特性等进行监控，整个装置采用模块化组装方式，方便组装与拆卸。

技术领域：

本发明涉及矿山注浆充填技术领域，特别是涉及一种矸石流态化充填材料测试装置及其试验方法。

背景技术：

大规模的煤炭资源开发下，我国中东部地区的浅部煤炭资源已近枯竭，而深部煤炭资源相对丰富，但由于深部开采“四高一扰动”影响，开采难度大，矿井生产成本增加，严重制约了深部矿井的高效生产，同时，矸石排放对矿井周边的生态环境造成了严重破坏，例如引起水资源污染破坏、大气资源污染破坏和土地压占等。

目前深部矿井面临的问题主要有：一是矿井开采深度超千米，需要面临辅助提升困难等诸多难题；二是矿井每年产生大量矸石，需要及时处理，而原有充填处理矸石方法费用较高。为解决上述工程难题，中国矿业大学提出通过管道输送矸石进入采空区的方式处理矸石废弃物，具有建造速度快、劳动强度低、连续性强且建造费用低、充填效果好等优势，这对于深部矿山矸石处理，实现矿井资源开采与环境保护协调发展具有重要意义。为研究矸石流态化充填的注浆情况，需要研究一种矸石流态化充填材料测试装置。

发明内容：

发明目的：为克服以上问题，本发明的目的是提供一种矸石流态化充填材料测试装置及其试验方法，主要模拟采空区垮落形态，模拟矸石料浆注入“采空区”的形态分布情况。

本发明的技术方案如下：

本发明的一个目的是，提供一种矸石流态化充填材料测试装置，包括试验箱和底座，所述试验箱的底板固定在所述底座上；

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

所述底座包括底座上层和底座下层，在所述底座上层、底座下层之间设置有变角结构，用于改变底座上层及其上部固定的所述试验箱的倾角。

进一步的，所述变角结构位于所述底座上层、底座下层之间，包括设置在所述底座一侧的若干液压立柱及其对侧设置的转动装置；所述液压立柱通过加压上升，推动所述底座上层围绕所述转动装置向上转动，实现所述底座上层及其上部固定的所述试验箱的倾角的改变。

更进一步的，所述转动装置为铰链，所述底座下层侧的铰链的侧表面分布有0°～45°角度标注，所述底座上层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。

进一步的，所述底座与所述试验箱均为不锈钢材质；所述试验箱为正方体结构，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。

进一步的，所述侧板和/或顶板的中间部分由钢架和数块透明板匹配形成透明窗框结构，用于透过所述透明板实时监测所述试验箱内矸石的分布。

更进一步的，所述透明板的中心开设所述注浆孔，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。

更进一步的，所述钢架的节点内侧固定有液位仪，用于监测所述料浆在所述试验箱内的分布情况，并对外输出水位值。

进一步的，所述试验箱的侧板和顶底板、所述底板与所述底座之间，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；

所述液压立柱与底座下层、底座上层通过旋转结构固连。