[发明专利]一种充填料原位性能相似模拟实验装置及使用方法

说明书

本发明提供一种充填料原位性能相似模拟实验装置及使用方法，属于充填原位模拟实验技术领域。该装置包括半封闭盛料箱、加固筋、滤水口、滤水管、软尺、烧杯、卡槽、透明塑料板及传感器固定杆，半封闭盛料箱中间设置加固筋，滤水管从半封闭盛料箱上部深入，并从一侧面下部伸出，半封闭盛料箱内沿高度方向设置软尺且均匀布置传感器，传感器通过数据收集器连接电脑。该装置可以模拟采场，测量不同充填高度下料浆的孔隙水压力、温度、泌水率、沉降率等原位性能，从而反演实际采场泌水沉降情况、温度变化、料浆由饱和到不饱和固化过程，为矿山实际充填提供技术指导。

技术领域

本发明涉及充填原位模拟实验技术领域，特别是指一种充填料原位性能相似模拟实验装置及使用方法。

背景技术

随着矿业的快速发展，矿山产生的废物堆积量已经达到令人担忧的地步。充填采矿法利用尾砂废料充填采空区，解决了地表塌陷的同时又减少尾砂堆存，是当今矿业发展的主流方向。充填料输送到采空区过程相当于一个“黑箱”，作业人员无法感知采场内充填体的固结过程、泌水沉降性、温度变化等情况，而这些性质对充填体至关重要。如果控制不当将会导致充填体强度低、接顶困难、充填周期长，甚至采场倒塌造成人员伤亡。

目前了解采场内充填体固结情况、泌水沉降性等原位性能有经验法和埋设传感器。经验法简单快捷但有较大的误差；埋设传感器一方面需要较复杂的安装工序，一方面被埋设的传感器容易受扰动导致测量数据缺失或者误差较大。

基于以上认识，本发明提供一种充填料原位性能相似模拟实验装置及其使用方法。该装置可以模拟采场，测量不同充填高度下料浆的孔隙水压力、温度、泌水率、沉降率等原位性能。从而反演实际采场泌水沉降情况、温度变化、料浆由饱和到不饱和固化过程，为矿山实际充填提供技术指导。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种充填料原位性能相似模拟实验装置及使用方法。

该装置包括半封闭盛料箱、加固筋、滤水口、滤水管、软尺、烧杯、卡槽、透明塑料板、传感器及传感器固定杆，半封闭盛料箱正面边框处设置卡槽，透明塑料板插入卡槽，半封闭盛料箱内部一侧面沿高度方向均匀布置传感器固定杆，传感器固定在传感器固定杆上，最下部的传感器固定杆的下方留有滤水口，滤水管从半封闭盛料箱上部深入，并从半封闭盛料箱一侧下部的滤水口伸出，滤水管末端设置烧杯，用于测量泌水量；加固筋焊接在卡槽上防止箱体受力变形，软尺粘在透明塑料板上测量料浆沉降高度；传感器连接数据采集器，数据采集器通过电缆连接电脑。

其中，半封闭盛料箱的底面、左侧面、右侧面和后面由钢板焊接而成，前面与顶面为腾空面，前面边框处焊接卡槽用于插入透明塑料板，顶面开口进料；透明塑料板应采用透明度较高的塑料板以便观察装置内料浆变化，透明塑料板与卡槽采用密封配合连接，可拆卸。

半封闭盛料箱高度大于1.0m，短边大于0.5m；半封闭盛料箱内传感器固定杆数量及间距可根据矿山实际需要决定。

该实验装置的使用方法，包括步骤如下：

S1：根据实验要求，加工半封闭盛料箱、加固筋、滤水口、滤水管、卡槽、透明塑料板及传感器固定杆，将传感器固定于传感器固定杆上并与数据采集器连接，软尺粘在透明塑料板上，烧杯置于滤水管的出水口处；

S2：待充填设备稳定运行后(此时充填料浆浓度较稳定，质量浓度在目标浓度波动范围±2.0％，可视为无变化)，在搅拌槽与充填钻孔之间取样，将取得的试样倒入半封闭盛料箱内并在养护室静置，记录料浆质量浓度、每次取得料浆质量，其中，取样次数小于等于半封闭盛料箱容积除以盛料桶体积；根据实际传感器位置，最终料浆高度超过最上部传感器高度5.0cm以上；

S3：取样结束后记录料浆液面初始高度，记录开始8h内，每隔10～20min记录一次液面高度和泌水量，8h后每隔30～60min记录一次，直至数据不再发生变化，同时用电脑与数据采集器连接提取数据；