[发明专利]一种冒矸注浆充填体工程力学特性的测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冒矸注浆充填体工程力学特性的测试装置及测试方法。

背景技术

冒矸注浆充填体的类似结构枛堆石坝注浆体，在近几十年来在世界范围内得到飞速的发展，在工程应用取得了宝贵的实践经验，使大粒径石料工程特性的试验研究受到了重视。从仪器设备、尺寸效应、试验资料的整理分析、强度和变形特性，渗透及渗流稳定性各个方面，进行了较为深入的研究，得到了许多既有理论意义又有实用价值的成果。但令人遗憾的是这些研究多在公路、水利和建筑部门进行，在采矿领域很少有研究。冒矸注浆充填体和堆石坝注浆体尽管有很多相似的地方，但二者在使用功能上仍有本质区别，堆石坝注浆体的主要功能是筑坝拦水防渗。而冒矸注浆充填体的主要功能是阻止上覆岩层下沉和限制煤岩柱变形，主要侧重于压缩变形和侧向变形的工程特性。而目前测试冒矸注浆充填体工程力学特性的装置都是采用堆石坝注浆体的装置，如渗透仪、剪切仪等。很显然，针对冒矸注浆充填体特点，进行其压缩变形和侧向变形的工程特性研究，开发相关测试装置，对于开采沉陷控制意义重大，但迄今为止，尚未见相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冒矸注浆充填体工程力学特性的测试装置，该装置结构简单、体积小、试验运行成本低，可以满足相关试验的形成和精度要求。

本发明的技术方案在于：一种冒矸注浆充填体工程力学特性的测试装置，包括一容器，其特征在于：所述容器底部或周侧设有排水口，容器上设有填充浆液输入管，所述填充浆液输入管与浆液输出设备相连通。

所述容器上设有压实盖板，所述压实盖板上设有浆液输入管安装通口。

所述浆液输出设备上设有压力表及加压阀，所述填充浆液输入管上设有流量控制阀。

本发明的另一目的在于提供一种冒矸注浆充填体工程力学特性的测试方法，该方法根据冒矸注浆充填体的力学原理和形成过程，可以在实验室配置与而冒矸注浆充填体相似的试样，可有效研究冒矸注浆充填体的压缩变形和侧向变形特性，具有广泛的实用性。

本发明的另一技术方案在于：一种冒矸注浆充填体工程力学特性的测试方法，其特征在于：按以下步骤进行：

1)加工岩样，为研究不同强度的冒落矸石形成的注浆充填体在压实过程中的变形特性，有选择地采集不同岩样，对岩样进行破碎，破碎岩样被筛分成各种粒级；

2)制作冒矸堆体模型，根据堆石体的颗粒级配相似性原理，预先将加工好的破碎岩样堆放在压测试装置中形成冒矸堆体；

3)配制充填浆液，选用干粉煤灰、矸石粉和少量水泥配制填充浆液，将水泥、粉煤灰、矸石粉按质量比1∶2∶3～6混合，将混合材料加水搅拌均匀配制而成质量浓度为50％浆液；

4)制作冒矸注浆充填体试件，首先盖上压实盖板，并将手动低压注浆泵的浆液输入管通过压实盖板导孔接入容器矸石堆体内；然后将配制好的浆液按设计的充填率t，用低压注浆泵注入容器内的矸石堆体，利用低压和浆液优越的流动性能，使其非常好地填充堆石体骨架中的空隙，多余的水从钢筒底部排泄孔渗出钢筒；最终，水泥、粉煤灰、矸石粉和冒落矸石在容器内形成完整的冒落矸石充填体；

其中t=m1/ρ1m2/ρ2]]>

式中m₁，m₂枛分别为注浆材料质量和矸石质量；

ρ₁，ρ₂枛分别为注浆材料和矸石的密度；

5)冒矸注浆充填体试样制好后，压实盖板进行均匀施压，并进行水平校正，调整试样两端的传力板使其与试样紧密接触，轴向加载采用液压伺服控制，速度范围为0.35-7mm/min，在试样垂直压实位移变化小于0.35mm/min时，可保持压力稳定，结束实验。