[发明专利]检测矿山充填浆液在管路中运动规律的试验装置与方法

摘要

一种检测矿山充填浆液在管路中运动规律的试验装置与方法，试验装置包括玻璃直管、玻璃弯管、活塞、活塞助推器、压力表和流速表，所述玻璃直管和玻璃弯管进行组合形成模拟管路，两端的玻璃直管内均设有活塞和活塞助推器，两端的玻璃直管的管壁上开两个用于安装压力表和流速表的开孔，所述模拟管路中容置有效应浆液和矿山充填浆液，所述效应浆液的两侧均为矿山充填浆液；由此，本发明通过研究矿山充填浆液在管路中运动规律，得到充填浆液在管路中形成结构流时的颗粒组成、质量分数、塌落度、泌水率、颗粒分布、输送速率等指标的范围值，通过控制上述指标，达到优化浆液输送工艺和防止管路中充填材料输送事故发生的目的。

主权项

1.一种检测矿山充填浆液在管路中运动规律的试验装置，包括玻璃直管、玻璃弯管、活塞、活塞助推器、压力表和流速表，其特征在于：

所述玻璃直管和玻璃弯管进行组合形成模拟管路，在玻璃直管和玻璃弯管直径相同且端部均设有用于连接的螺纹，所述模拟管路的两端均为玻璃直管，且模拟管路两端的玻璃直管的外端不封闭，所述两端的玻璃直管内均设有活塞和活塞助推器，所述活塞为橡皮活塞，其安装在玻璃直管内且内径与玻璃直管的内径相同，所述活塞设有贯通的气孔以便于浆液中气体排出和压力恒定，所述活塞助推器的一端与活塞的外侧固定，另一端伸出模拟管路以便于提供压力，两端的玻璃直管的管壁上开两个用于安装压力表和流速表的开孔，所述模拟管路中容置有效应浆液和矿山充填浆液，所述效应浆液的装入量为一节玻璃直管的体积，效应浆液的两侧均为矿山充填浆液，所述矿山充填浆液为正常浆液，所述的效应浆液为质量分数及材料颗粒组成与正常浆液相同的材料，其骨料颗粒被染色。以浆液的初始物理和流变特性为基础，通过活塞助推器作动使管路内浆液进行多个循环运动后，然后通过对效应浆液断面上的灰度值及灰度值在不同位置的集中度测量，以及不同位置断面上分区测量效应浆液的质量浓度和正常浆液骨料颗粒在效应浆液断面上的分布，综合分析得到矿山充填浆液在管路中的运动规律。

2.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述玻璃直管可有三种，第一种为玻璃直管中的螺纹位于两端且一端为旋进螺纹一端为旋出螺纹，第二种为玻璃直管中的螺纹位于一端且为旋出螺纹，第三种为玻璃直管中的螺纹位于一端且为旋进螺纹，所述玻璃弯管中螺纹位于有机玻璃弯管的两端且一端为旋进螺纹一端为旋出螺纹，从而便于根据需要进行组装和拆卸。

3.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述玻璃直管的内径为100mm，长度为200mm，壁厚为10mm，端部螺纹的宽度10mm，所述两端的玻璃直管上为安装压力表和流速表探针所留的开孔直径为10mm，所述效应浆液体积为1570cm³。

4.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述玻璃弯管的内径为100mm，长度为200mm，弯折角度90°，壁厚为10mm，端部螺纹的宽度10mm。

5.一种检测矿山充填浆液在管路中运动规律的试验方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤一、设计模拟管路的数量和形状；

步骤二、通过多个玻璃直管和玻璃弯管进行连接，根据不同拐点需要和长度需要进行组装，以得到其中一模拟管路，并在该模拟管路两端的玻璃直管上装配活塞、活塞助推器、压力表和流速表，在模拟管路内放入效应浆液和矿山充填浆液，其中效应浆液的长度为一节玻璃直管的长度，其他空间填充矿山充填浆液；

步骤三、压力和流速测量，通过两端活塞助推器对活塞的往复施压，控制效应浆液通过弯管的频率以及通过整个模拟管路的长度，利用两端设置的压力表和流速计确定不同压力下浆液的流速情况；

步骤四、浆液在管中按设定条件运移后，使效应浆液进入一节玻璃直管内，将该具有效应浆液的玻璃直管拆卸下来，进行效应浆液的断面灰度值及灰度值在不同位置的集中度测量，然后，将圆形断面沿着直径进行分区，十字交叉取样，测定断面上不同位置浆液的质量浓度和正常浆液骨料颗粒在效应浆液断面上的分布；

步骤五、改变条件重复步骤二至四，测定不同工况下充填浆液在管路中的运动后，效应浆液断面上不同位置的质量浓度及灰度值、正常浆液骨料颗粒在效应浆液断面上的分布等，得到不同工况下的矿山充填浆液在管路内的运动规律。