[发明专利]一种充填膏体中骨料沉降的测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种充填膏体中骨料沉降的测试装置，包括试件筒和极化率测试装置；所述试件筒为带有底板的有机玻璃圆筒，所述极化率测试装置包括电源、电极、导线、单片机、信号放大器、信号转换器、PC计算机；电极分为供电电极和测量电极，测量电极上部端头通过导线与信号放大器连接，信号放大器连接信号转换器，信号转换器通过导线与单片机连接。本发明通过测量试件在测试过程中，不同位置的极化率的变化情况来判断充填膏体在凝固过程中骨料是否发生沉降，不同位置离子不同，极化率就会不同。本发明通过测量不同部位的极化率来判断充填膏体中骨料的沉降，测试所需时间短；测试效率高，能快速判断骨料是否沉降。

技术领域

本发明涉及一种充填膏体中骨料沉降的测试装置及方法，属于煤矿开采膏体充填技术领域。

背景技术

膏体充填开采可以解决我国煤矿对水资源、土地、建筑物等造成破坏的一种方法，相对于传统的垮落式开采，可以防止采空区塌陷，保护环境；有利于提高开采的安全性；能有效解放“三下”的残存的煤柱，提高资源的利用率，延长了矿井的服务年限；有效利用废弃的矸石等，进行废弃物的综合利用。

膏体充填是指把物料制作成“无临界流速、不需脱水”的膏状浆体，通过泵压和重力作用，经过管道输送带矿井下，适时充填采空区的方法。

充填膏体是由不同粒径骨料混合而成的充填体，因此需要满足在泵送管道中保持初始状态的均匀性，不会出现沉降、分层、离析等现象。膏体充填料中骨料的离析必然导致沉降,在输送过程中，料浆发生沉降会造成管道堵塞。堵管不仅影响充填作业的正常进行，给整个充填系统造成重大经济损失。骨料的沉降使得充填膏体的强度有所减小，有可能达不到预期的控制效果。所以，通过实验测试充填膏体骨料沉降的程度，防止出现分层影响充填效果成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种充填膏体中骨料沉降的测试装置及方法，为解决充填膏体中骨料沉降检测提供了帮助。

本发明提供了一种充填膏体中骨料沉降的测试装置，包括试件筒、极化率测试装置；

所述试件筒为带有底板的有机玻璃圆筒，试件筒内设有充填膏体试件，试件筒的前后两侧标有刻度线，左右两侧对称设有凹槽；

所述极化率测试装置设置在试件筒外侧；

所述极化率测试装置包括电源、电极、导线、单片机、信号放大器、信号转换器、PC计算机；电极分为供电电极和测量电极，一个供电电极和一个测量电极连接起来作为一组电极，供电电极和对应的测量电极分别固定在试件筒两侧的凹槽内，在供电电极的上部端头连接的导线与电源连接，供电电极和测量电极的中部通过铜导线连接，测量电极上部端头通过导线与信号放大器连接，信号放大器连接信号转换器，信号转换器通过导线与单片机连接，信号转换器把电极测量的极化率信号转换为电信号传送给单片机；单片机与PC计算机连接。

上述装置中，所述凹槽分别设置在试件筒内壁的左右两侧；左右对称的凹槽内分别设置一组电极，每组电极由一个供电电极和一个测量电极组成，供电电极与测量电极之间互不影响，电极底部与试件筒底部接触。

进一步地，所述供电电极和测量电极之间通过导线连接，电极与凹槽不直接接触，电极与凹槽之间设有硬海绵，所述硬海绵是经CuSO₄溶液浸泡的硬海绵。选用的硬海绵是为了防止膏体发生泌水进入电极处影响测试结果。

上述装置中，所述单片机选用MSC-51系列中的8031单片机，信号放大器选用ISOEM A-P-O系列，信号转换器选用模数转换器。所述信号转换器是把测量电极测量的极化率信号转换为电信号传送给单片机。

本发明提供了一种充填膏体中骨料沉降的测试方法，通过测量试件在测试过程中，不同位置的极化率的变化情况来判断充填膏体在凝固过程中骨料是否发生沉降，不同位置离子不同，极化率就会不同；其具体按下列步骤进行：