[发明专利]一种采空区充填过程中料浆现场取样装置及使用方法

说明书

本发明提供一种采空区充填过程中料浆现场取样装置及使用方法，属于矿山充填取样技术领域。该装置包括外套管、内套管、盖板和L型钢板支架，外套管设有外套管导轨，内套管设有内套管滑轨和滑槽，内套管滑轨与外套管导轨对准，实现内套管插入外套管，盖板可插入滑槽，外套管通过一对L型钢板支架和底板固定膨胀螺栓固定。该装置采用分离式套管结构，可根据取样要求，灵活进行拼装，结构简单，安装迅速。内套管可重复利用，降低成本，外套管保留在充填体内，可作为增强结构，提高充填体整体强度。取样深度大，具有典型代表性，取样成功率高。根据生产需要，既可以原位取出充填料浆，也可取出不同龄期的充填体，以满足不同的生产检查及试验需求。

技术领域

本发明涉及矿山充填采样技术领域，特别是指一种采空区充填过程中料浆现场取样装置及使用方法。

背景技术

相比其他采矿方法，充填采矿法具有回收率高、贫化率低、开采安全等优点，尤其进入深部开采后，在控制地压和改善环境保护方面具有明显的优势，国家相关部门也给予高度重视，要求新开矿山，原则上应采用充填法开采。

充填法开采中的关键因素之一，是充填体强度，确定合理的充填体强度，对控制采场地压、保证开采安全、降低充填成本具有关键性作用。因此，充填体强度研究已成为了目前矿业领域的研究热点之一，同时也是各大工矿企业关心的核心问题之一。目前，针对充填体的研究，大多是在实验室中，采用与现场充填料浆相同的配比，制作充填体试件，在标准条件下进行养护。然而，实际充填法实施过程中，影响充填体强度的因素众多，如搅拌工艺、输送参数、采场下料点、采场大小等。经过长距离输送后，充填料浆往往会发生一定程度的沉淀与离析，尤其进入采场后，由于流动较慢，离析较严重，因此采场内的充填料浆与原始配比已发生较大变化。因此，只通过室内试验的手段进行测试，结果与现场实际存在较大的差异，需在现场进行原位取样。

目前，现场原位充填体取样一直是一个技术难题，通常采用地质钻机取样、井下预埋模具、取充填体大块切割等方法。

地质钻机取样具有施工速度快、取样尺寸灵活、取样深度大等优点，但由于充填体强度往往较低，在地质钻机高速钻进过程中，很容易发生折断，取样成功率低。井下预埋模具取样具有成本低、灵活等优点，但通常需要等到相邻采场开采至预埋点后，采用机械切割甚至爆破的方式取样，极易对充填体造成损伤，导致取样失败，同时，取样周期长。现场取充填体大块进行切割取样，也极易导致充填体整体破坏，无法取样。

现阶段，关于充填体原位取样技术的研究较少，主要在上述三种手段的技术上进行改良，如现有技术中，关于充填体井下现场取样装置的研究，其具有加工简单、便携、取样速度快、充填体不受损伤，取样成功率高等优点，但该方法取样深度较小，样品不具有代表性，也无法取得现场原位料浆。

发明内容

本发明为解决目前充填料浆现场取样难度大、施工复杂、取样成功率低、取样深度不足、代表性较差以及无法取得原位料浆等问题，提供一种采空区充填过程中料浆现场取样装置及使用方法。

该装置包括外套管、内套管、盖板和L型钢板支架，外套管设有外套管导轨，内套管设有内套管滑轨和滑槽，内套管滑轨与外套管导轨对准，实现内套管插入外套管，盖板插入滑槽，外套管通过一对L型钢板支架和底板固定膨胀螺栓固定。

其中，外套管截面为正方形，正方形边长为200mm～300mm，采用薄壁钢板加工而成，钢板厚度为1mm～3mm；外套管长度根据实际情况确定，在长度方向上，外套管采用一块钢板加工而成；在外套管一边中间位置保留宽度为20mm～30mm的缺口，在采场内侧一端保留300mm～500mm的长度不做缺口，采场内侧端部进行封口处理，外套管在采场外侧端部伸出充填挡墙外200mm～300mm，且在采场外侧端部完全开口。

外套管导轨为半圆形导轨，外套管导轨焊接在外套管未设缺口的三面内部中间位置，外套管导轨壁厚4～6mm，内径大于12mm，采用不锈钢管制作，外套管导轨内部做抛光处理，焊接时，保证导轨平直，处于中间位置，长度方向上保持同一根完整导轨，外套管导轨贯穿整个外套管。