[发明专利]一种膨胀充填体的膨胀性能测试方法

说明书

本发明公开了一种膨胀充填体的膨胀性能测试方法，属于矿山充填技术领域。本发明的步骤为：S1、检查整个测试装置的安装和连接是否完整；S2、向载样室内倒入配置好的充填体料浆，直至指定液面，调节传力板和传压构件的位置；S3、充填料浆逐步凝固并发生膨胀；S4、根据试验设计设置监测间隔时间，记录试样膨胀过程中的压力盒示数和笔式位移传感器的示数；S5、在数据处理器中输入试样初始高度，根据膨胀率公式计算出膨胀率，通过内置程序数据处理得到有压条件下膨胀试样的膨胀力和膨胀率随时间的变化曲线。本发明操作简便、加载精度高、测量误差小，能够准确定位膨胀充填体在凝固过程中的施加荷载起始时间。

技术领域

本发明涉及矿山充填技术领域，具体为一种膨胀充填体的膨胀性能测试方法。

背景技术

传统的胶结充填体因自身的高水性，充入采场后容易发生层析，导致充填体的接顶率低，达不到支撑采空区顶板的效果。膨胀充填体是在传统充填料的基础上进行的改进，通过添加具有膨胀效果的辅料或含硫骨料，使充填体在采空区内发生膨胀变形行为，以达到主动接顶的效果。膨胀充填体在采场内的膨胀行为有利于限制围岩移动、支撑顶底板、吸收因岩石变形释放的应力，有效的改善采场的应力环境，为矿山的安全生产提供保障。

针对矿山用膨胀充填体的膨胀性能测试，当前国内外的测试方法存在以下几个问题：

(1)矿山用膨胀充填体是由流体向固体逐步转换的，土体、岩体等领域的固结仪难以准确确定施加荷载的起始时间，易受人为因素影响；

(2)目前对膨胀充填体试块的性能测试仍是在无压条件下进行的，与实际工程中有压环境的采空区围岩不符；

(3)膨胀充填料浆凝固过程中，现有膨胀测试方法难以准确定义充填体产生有效膨胀压力的起始时间，易受人为因素影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种膨胀充填体的膨胀性能测试方法，操作简便、加载精度高、测量误差小，能够准确定位膨胀充填体在凝固过程中的施加荷载起始时间，以解决有压条件下膨胀充填体在固、液转换过程中难以进行膨胀性能测试的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种膨胀充填体的膨胀性能测试方法，膨胀性能测试装置包括底座、立柱、载样室、传压构件、传力板、定滑轮平衡系统、顶部支架、数据采集系统、数据处理器、液压活塞传动系统、进出油阀和液压控制系统；底座顶面的中心位置放置载样室；立柱设有多个，且均固定于底座的顶面；传力板设置于多个立柱之间；传压构件设于传力板和载样室之间；顶部支架固定在立柱的上端；定滑轮平衡系统设置于传力板和顶部支架之间；液压活塞传动系统固定在顶部支架的上表面，液压活塞传动系统和进出油阀受控于液压控制系统；数据采集系统包括笔式位移传感器、压力盒传感器，分别设于立柱上、载样室侧板、传压构件底部，且数据采集系统与数据处理器通过信息传输线相接；数据处理器同时与液压控制系统通过信息传输线相连，数据处理器与液压控制系统通过信息传输线相连；载样室内放置待测试的膨胀充填材料，其底板下表面与底座之间可根据需要放置垫片，其底板中心处设有小孔，且其上表面可根据需要放置透水石，底板与垫片上表面的导水槽相通，其侧板的内侧设有压力盒卡槽；传力板可滑动的套设在多个立柱上；传压构件包括连接杆、传压板和水平板，连接杆与上部的传压板和底部的水平板固定，上部的传压板外周开设有安装孔，并与传力板通过固定帽盖定位，底部的水平板下表面设有压力盒卡槽，水平板的一侧设有透水孔，水平板的下表面与载样室内的膨胀充填材料上表面相接触；顶部支架外周开设有安装孔，立柱的上端穿过安装孔并用螺母安装固定，且其几何中心开设有圆孔；定滑轮平衡系统包括定滑轮和砝码，定滑轮与顶部支架下表面通过刚性构件固定，且定滑轮一端与传力板相连；液压活塞传动系统的传动构件可滑动套设在顶部支架的圆孔内，且下端与传力板抵接，上端与液压油下表面抵接；数据采集系统包括笔式位移传感器、一号压力盒传感器和二号压力盒传感器；笔式位移传感器的基座端与立柱固定，其测试端与传力板抵接；一号压力盒传感器和二号压力盒传感器设于压力盒卡槽内，其监测面直接与试样抵接，直接监测试样产生的膨胀力，采用以下步骤：