[实用新型]一种采空区充填模拟实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于采矿领域，尤其涉及一种井下采空区充填模拟实验装置。

背景技术

随着采空区充填在金属矿山广泛应用，对充填材料性能与充填质量的评价变得越来越重要。进行室内采空区充填相似模拟实验获得的数据对工程现场的充填作业有重要的指导意义。如充填体脱水率、沉缩率、充填体形态的变化、底部出矿巷道渗流水头、充填体侧向压力、充填挡墙压力和充填体脱水速度是工程现场充填作业所需要的重要数据。这些数据不仅与充填材料有关，还与所采用的充填方式、采空区形状、滤水管布置和充填挡墙有关。例如采空区充填体脱水率和沉缩率是评价充填材料性能与充填质量的重要指标，没有固定形状的充填料浆本身的脱水率和沉缩率有时并不等于现场实际采空区的充填体整体的脱水率和沉缩率。这主要是因为采空区充填体脱水率、沉缩率不仅与充填料浆本身性质有关，还与充填体形状、充填体滤水管布置、充填滤水墙布置和充填速率等因素有关。因此通过实验获得充填体脱水率、沉缩率、充填体形态的变化、底部出矿巷道渗流水头变化、充填体侧向压力变化、充填挡墙压力变化和充填体脱水量变化等数据时要充分考虑充填方式、采空区形状、滤水管布置和充填挡墙等因素。

目前国内专利数据库也有一些关于采空区充填模拟实验装置的公开文献报道：

例如：【申请号】CN201220711775.6，【申请日】2012.12.20，【名称】一种模拟采空区充填过程实验装置，其技术方案是：该装置主要包括实验模拟装置、外部注浆装置和数据采集装置。其中实验模拟装置由有机玻璃制作的透明模型体、分层布设的岩土层、模拟采空区、联通采空区的注浆导管及布设在采空区内的传感器组成。注浆过程由外部注浆控制器自动控制。各传感器获取数据由数据线传输到数据采集器。上述装置连接配合，注浆过程及模拟巷道受上覆荷载作用时，采集各类传感器数据。该实用新型，主要用于研究对煤矿采空区充填过程中的力学演变过程分析；并且模拟采空区处于布设有岩土层的模型体中，在模拟实验过程中，整个充填注浆过程不能透视可见，无法直观地观测整个充填过程及充填体形态的变化，不能更好的用于教学演示和科研分析。

综上，我国矿业领域尚无专门的充填模拟实验装置通过充分模拟工程现场条件来获取充填体脱水率、沉缩率、充填体形态的变化、底部出矿巷道渗流水头的变化、充填体侧向压力变化、充填挡墙压力变化和充填体脱水量变化等实验数据。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种采空区充填模拟实验装置，可在实验室中模拟工程现场实际情况，获取充填体脱水率、沉缩率、充填体形态、底部出矿巷道渗流水头、充填体侧向压力、充填挡墙压力和充填体脱水量变化等实验数据，为现场充填作业提供更加精确、可靠的数据指导，也为采空区充填过程的教学演示和科研提供更加实用直观的实验装置。

本实用新型采用如下技术方案：

一种采空区充填模拟实验装置，包括采空区模拟盒（1）、数据采集器（10），其特征在于，此装置还包括底部出矿巷道（2）、滤水管（3）、模拟预留碎石（4）、模拟挡墙（6）、量筒（7）、测压管（8）、水位计（9）、压力盒（11）和应变仪（12）；所述的采空区模拟盒（1）的形状与所模拟的采空区形状相同。

优选地，所述的采空区模拟盒（1）的形状是一个平行六面体形状，是由5块不透水的塑料板材胶接而成的，盒体无顶盖、侧板标有刻度、底部有开口，开口形状及尺寸与底部出矿巷道（2）断面相同。

优选地，所述的底部出矿巷道（2）的断面形状与所模拟的底部出矿巷道相同；由4块不透水的透明板材胶接而成，底部出矿巷道（2）的一端与采空区模拟盒（1）底部开口处胶接，另一端与模拟挡墙（6）胶接，底部出矿巷道（2）顶板凿有钻孔。

优选地，所述的滤水管（3）由管壁打孔的硬性管道外壁包裹一层过滤材料制成；优选地，所述的过滤材料可以是土工布。

优选地，所述的模拟预留碎石（4）粒径有利于充填脱水的排出；所述的模拟预留碎石（4）粒径为5mm-10mm。

优选地，所述的模拟挡墙（6）由“井”字型的钢制骨架表面粘贴一块正方形过滤材料制成；优选地，所述的过滤材料可以是土工布。

优选地，所述的量筒（7）放置于底部出矿巷道（2）的端口下部；所述的水位计（9）放置于量筒（7）中且与数据采集器（10）相连。

优选地，所述的测压管（8）形状为直角，下端与底部出矿巷道（2）底板胶接，上端垂直穿过底部出矿巷道（2）顶板钻孔。