[发明专利]利用远红外加热技术提高原位充填体强度的装置及方法

权利要求书

1.一种利用远红外加热技术提高原位充填体强度的装置，其特征在于，包括支撑框架、加热管、温度传感器、温度控制器、应力传感器和应力控制器；

所述加热管布设在所述支撑框架中，所述温度传感器和所述应力传感器均布设在所述支撑框架的中心区域，且所述温度传感器与所述温度控制器之间通信连接，所述应力传感器与所述应力控制器之间通信连接；

所述加热管用于发射远红外线，以加热充填体；

所述温度传感器用于实时监测充填体内部温度，并将监测到的温度传输至所述温度控制器，当充填体内部温度低于预设的温度范围的下限值时，所述温度控制器控制所述加热管开始对填充体进行加热，当充填体内部温度高于所述温度范围的上限值时，所述温度控制器控制所述加热管停止对填充体进行加热；

所述应力传感器用于实时监测充填体内部应力，并将监测到的应力数据传输至所述应力控制器，当充填体内部应力达到预设的最大应力值时，所述最大应力值根据矿井实际情况设定，所述应力控制器切断所述加热管的电源，以使得所述加热管停止对填充体进行加热；

所述加热管的数量为多个；多个所述加热管之间采用电线按照顺序依次并联，相邻两个加热管之间相距1m，位于所述支撑框架最外侧的加热管距离采空区围岩0.5m，所述温度范围为60℃～62℃。

2.如权利要求1所述的利用远红外加热技术提高原位充填体强度的装置，其特征在于，所述支撑框架为立方体型的金属框架；

所述支撑框架的大小根据现场实际采空区大小进行设计，以使得在将所述支撑框架放入采空区后，所述支撑框架与周围围岩之间的距离为0.5m。

3.如权利要求2所述的利用远红外加热技术提高原位充填体强度的装置，其特征在于，所述支撑框架上焊接有多个螺母，所述加热管穿设在所述螺母中。

4.如权利要求1所述的利用远红外加热技术提高原位充填体强度的装置，其特征在于，所述加热管的工作电压为36V。

5.如权利要求1所述的利用远红外加热技术提高原位充填体强度的装置，其特征在于，所述加热管的制作方式为：以圆钢制成螺旋状辐射体，将所述辐射体封闭在透明石英玻璃壳内，再经抽真空并充以惰性气体制成。

6.如权利要求5所述的利用远红外加热技术提高原位充填体强度的装置，其特征在于，所述圆钢为带有绝缘层的直径6mm的圆钢。

7.一种利用如权利要求1～6任一项所述的利用远红外加热技术提高原位充填体强度的装置实现的提高原位充填体强度的方法，其特征在于，包括：

收集采空区尺寸，根据采空区尺寸设计所述装置；

在建造挡墙之前，将所述支撑框架推入采空区，完成采空区内部设备安装；

进行料浆充填，浆料充填完毕后，连接外部的温度控制器，应力控制器以及电源开关，设置温度范围和最大应力值，通过加热管对充填体实施加热；

在充填体强度达到矿井生产要求，且装置自动断电后，移除矿井外部设备。