本發(fā)明屬于充填體模擬實驗領(lǐng)域，具體設(shè)計一種開展混合充填回采間柱穩(wěn)定性的實驗裝置。

背景技術(shù)：

1、我國礦業(yè)發(fā)展迅速，金屬礦山地下礦床逐漸轉(zhuǎn)入深部，進行深部開采時，采用空場采礦法的上部礦體會導(dǎo)致深部地壓問題突出，引發(fā)地表塌陷，同時部分礦山面臨礦產(chǎn)資源枯竭的局面，因此礦柱的回采對礦山經(jīng)濟效益具有重要意義。

2、礦柱回采時的開采量大小生產(chǎn)效益密切相關(guān)，充填體承受巨大地壓，單次開采量越大充填體揭露部分越大，揭露充填體產(chǎn)生滑移垮塌的概率越大，礦山開采所產(chǎn)生的固體廢棄物多作為充填材料回填至采空區(qū)，不同配比的充填料所具備的力學(xué)性質(zhì)有很大差異。而且間柱兩側(cè)充填體受力具有差異性、充填體配比，揭露面積大小以及滑移量的大小等問題疊加，同時采場相對封閉，揭露過程危險性極高，無法對間柱開采時，混合充填體一個客觀細致了解，也沒辦法對充填體在此過程中的受力、滑移狀態(tài)做出評價。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供用于一種開展混合充填回采間柱穩(wěn)定性的實驗裝置，以確定合適充填體配比，差異化組合充填體方案，盡可能增大單次開采量，減小充填體揭露面的滑移，充分了解在間柱開采時，不同充填方案下混合充填體的力學(xué)性質(zhì)，保證生產(chǎn)安全的同時提高生產(chǎn)效益，為現(xiàn)場開采提供指導(dǎo)。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種開展混合充填回采間柱穩(wěn)定性的實驗裝置包括滲水底座，所述滲水底座上裝有實驗箱體，所述實驗箱體左右對稱設(shè)置有兩個；所述實驗箱內(nèi)設(shè)有投料架；所述實驗箱體上設(shè)有與實驗室壓力機接觸的傳力架；

4、還包括：

5、所述實驗箱體前側(cè)壁設(shè)有可視插板，所述可視插板外設(shè)有“回”字形放置框，所述“回”字形放置框上端面設(shè)有與可視插卡合的限位塊；兩實驗箱相向?qū)γ嬖O(shè)有安裝板，所述安裝板上裝有與之適配的活動擋條；

6、所述投料架包括：固定架和調(diào)節(jié)滑桿，所述調(diào)節(jié)滑桿上裝有料斗；

7、所述傳力架包括：水平架和彈簧阻尼器，所述彈簧阻尼器和水平架兩端底部通過螺栓連接，所述彈簧阻尼包括加載塊和受載塊，所述受載塊下端面與實驗箱體箱內(nèi)尺寸適配。

8、進一步，作為優(yōu)選，所述滲水底座上設(shè)有與實驗箱體適配的凹槽，所述凹槽外圍設(shè)有密封凹槽，所述密封凹槽內(nèi)裝有密封膠條；實驗時，所述凹槽內(nèi)布滿透水石，高度與滲水底齊平；所述透水石通過底座兩端與凹槽相通的透水將水排出；所述滲水底座通過安裝孔利用螺栓與實驗箱體拆卸連接，底座下側(cè)設(shè)有安放螺栓的沉孔。

9、進一步，作為優(yōu)選，所述實驗箱體有兩個，且結(jié)構(gòu)相同，采用高強度不銹鋼制成，對稱布置。

10、進一步，作為優(yōu)選，所述實驗箱體前側(cè)壁設(shè)有可視插板，所述可視插板與“回”字形放置框相配合；所述可視插板后端面與實驗箱內(nèi)壁齊平，四周設(shè)有密封槽，所述密封槽內(nèi)裝有密封圈。

11、進一步，作為優(yōu)選，所述實驗箱的兩箱體相對面設(shè)有安裝板，所述安裝板高度為實驗箱體側(cè)壁高度的1.2倍，用于自由調(diào)節(jié)實驗箱體相對面下端開口高度，所述安裝板設(shè)有直槽口，外側(cè)貼有橡膠片。

12、進一步，作為優(yōu)選，所述安裝板通過直槽口與活動擋條螺栓連接，所述活動擋條設(shè)多種寬度尺寸，其中頂端和底端活動擋單側(cè)設(shè)臺階面和安裝孔，其余所有活動擋條對稱設(shè)有兩個臺階面，所述活動擋條通過搭接構(gòu)成實驗箱體的兩箱體相對面。

13、進一步，作為優(yōu)選，所述投料通過固定架上的安裝孔和螺栓與安裝板連接；所述固定架前后框架相對一側(cè)的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有滑槽，所述滑槽內(nèi)部設(shè)有滑塊，所述兩滑塊之間固定連接有調(diào)節(jié)滑桿，所述調(diào)節(jié)滑桿上套有滑座，所述滑座一側(cè)螺紋連接有用于固定滑座位置的螺絲一；所述料斗通過料斗桿與滑座轉(zhuǎn)動連接，通過螺紋連接的螺絲二實現(xiàn)定位。

14、進一步，作為優(yōu)選，所述傳力架中的水平架長度、兩彈簧阻尼之間的距離與實驗箱體左、右兩箱體之間的距離相匹配；所述彈簧阻尼由加載塊、受載塊和彈簧構(gòu)成，所述加載塊和受載塊對稱設(shè)有限位塊一限位塊二，其中加載塊限位塊一套于受載塊限位塊二中；所述加載塊通過螺栓與水平架連接，所述受載塊通過調(diào)節(jié)桿與水平架連接；所述加載塊、受載塊內(nèi)裝有彈簧，所述彈簧置于受載塊中的環(huán)形槽一和環(huán)形槽二內(nèi)；所述彈簧阻尼器總高度高于安裝板高出實驗箱側(cè)壁的高度；水平架中端設(shè)有與壓力機壓頭接觸的接觸板，所述水平架兩端通過安裝孔和螺栓與彈簧阻尼器固定連接。

15、進一步，作為優(yōu)選，所述加載塊和受載塊緊密卡合；所述受載塊底板與實驗箱體適配；所述受載塊中部固定連接有調(diào)節(jié)桿，所述調(diào)節(jié)桿外套有彈簧，頂部設(shè)有螺栓，與調(diào)節(jié)桿上端螺紋配合，通過調(diào)節(jié)彈簧伸縮量實現(xiàn)傳力架的變力傳遞。

16、進一步，作為優(yōu)選，實驗箱側(cè)壁、受載塊底板設(shè)置卡槽，所述卡槽內(nèi)部預(yù)先安裝應(yīng)力應(yīng)變傳感器；活動擋條上安裝聲發(fā)射探頭。

技術(shù)特征：

1.一種開展混合充填回采間柱穩(wěn)定性的實驗裝置，其特征在于：滲水底座（5），所述滲水底座（5）上裝有實驗箱體（3），所述實驗箱體（3）左右對稱設(shè)置有兩個；所述實驗箱體（3）內(nèi)設(shè)有投料架（2）；所述實驗箱體（3）上設(shè)有與實驗室壓力機接觸的傳力架（1）；

2.所述投料架（2）包括：固定架（201）和調(diào)節(jié)滑桿（202），所述調(diào)節(jié)滑桿（202）上裝有料斗（203）；

3.如權(quán)利要求1所述的一種開展混合充填回采間柱穩(wěn)定性的實驗裝置其特征在于：所述滲水底座（5）上設(shè)有與實驗箱體（3）適配的凹糟（501），所述凹槽（501）外圍設(shè)有密封凹槽（504），所述密封凹槽（504）內(nèi)裝有密封膠條（505）；實驗時，所述凹槽（501）內(nèi)布滿透水石，高度與滲水底座（5）齊平；所述透水石通過底座兩端與凹槽（501）相通的透水孔（502）將水排出；所述滲水底座（5）通過安裝孔利用螺栓與實驗箱體（3）拆卸連接，底座下側(cè)設(shè)有安放螺栓的沉孔（503）。

4.如權(quán)利要求1所述的一種開展混合充填回采間柱穩(wěn)定性的實驗裝置其特征在于：所述實驗箱體（3）有兩個，且結(jié)構(gòu)相同，采用高強度不銹鋼制成，對稱布置。

5.如權(quán)利要求1所述的一種開展混合充填回采間柱穩(wěn)定性的實驗裝置其特征在于：所述實驗箱體前側(cè)壁設(shè)有可視插板（4），所述可視插板（4）與“回”字形放置框（301）相配合；所述可視插板（4）后端面與實驗箱體（3）內(nèi)壁齊平，四周設(shè)有密封槽（401），所述密封槽內(nèi)（401）裝有密封圈（402）。

6.如權(quán)利要求1所述的一種開展混合充填回采間柱穩(wěn)定性的實驗裝置其特征在于：所述實驗箱體（3）的兩箱體相對面設(shè)有安裝板（304），所述安裝板（304）高度為實驗箱體（3）側(cè)壁高度的1.2倍，用于自由調(diào)節(jié)實驗箱體（3）相對面下端開口高度，所述安裝板（304）設(shè)有直槽口（305），外側(cè)貼有橡膠片。

7.如權(quán)利要求1所述的一種開展混合充填回采間柱穩(wěn)定性的實驗裝置其特征在于：所述安裝板（304）通過直槽口（305）與活動擋條（303）螺栓連接，所述活動擋條（303）設(shè)多種寬度尺寸，其中頂端和底端活動擋條（303）單側(cè)設(shè)臺階面和安裝孔，其余所有活動擋條（303）對稱設(shè)有兩個臺階面，所述活動擋條（303）通過搭接構(gòu)成實驗箱體（3）的兩箱體相對面。

8.如權(quán)利要求1所述的一種開展混合充填回采間柱穩(wěn)定性的實驗裝置其特征在于：所述投料架（2）通過固定架（201）上的安裝孔和螺栓與安裝板（304）連接；所述固定架（201）前后框架相對一側(cè)的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有滑槽（204），所述滑槽（204）內(nèi)部設(shè)有滑塊（205），所述兩滑塊（205）之間固定連接有調(diào)節(jié)滑桿（202），所述調(diào)節(jié)滑桿（202）上套有滑座（206），所述滑座（206）一側(cè)螺紋連接有用于固定滑座（206）位置的螺絲一（207）；所述料斗（203）通過料斗桿（208）與滑座（206）轉(zhuǎn)動連接，通過螺紋連接的螺絲二（209）實現(xiàn)定位。

9.如權(quán)利要求1所述的一種開展混合充填回采間柱穩(wěn)定性的實驗裝置其特征在于：所述傳力架（1）中的水平架（101）長度、兩彈簧阻尼器（102）之間的距離與實驗箱體（3）左、右兩箱體之間的距離相匹配；所述彈簧阻尼器（102）由加載塊（1021）、受載塊（1022）和彈簧（104）構(gòu)成，所述加載塊（1021）和受載塊（1022）對稱設(shè)有限位塊一（1024）和限位塊二（1025），其中加載塊（1021）的限位塊一（1024）嵌套于受載塊（1022）限位塊二（1025）中；所述加載塊（1021）通過螺栓與水平架（101）連接，所述受載塊（1022）通過調(diào)節(jié)桿（1023）與水平架（101）連接；所述加載塊（1021）、受載塊（1022）內(nèi)裝有彈簧（104），所述彈簧（104）置于受載塊（1022）中的環(huán)形槽一（1026）和環(huán)形槽二（1027）內(nèi)；所述彈簧阻尼器（102）總高度高于安裝板（304）高出實驗箱體（3）側(cè)壁的高度；水平架（101）中端設(shè)有與壓力機壓頭接觸的接觸板（105），所述水平架（101）兩端通過安裝孔和螺栓與彈簧阻尼器（102）固定連接。

10.如權(quán)利要求1所述的一種開展混合充填回采間柱穩(wěn)定性的實驗裝置其特征在于：所述加載塊（1021）和受載塊（1022）緊密卡合；所述受載塊（1022）底板與實驗箱體（3）適配；所述受載塊（1022）中部固定連接有調(diào)節(jié)桿（1023），所述調(diào)節(jié)桿（1023）外套有彈簧（104），頂部設(shè)有螺栓，與調(diào)節(jié)桿（1023）上端螺紋配合，通過調(diào)節(jié)彈簧（104）伸縮量實現(xiàn)傳力架的變力傳遞。

11.如權(quán)利要求1所述的一種開展混合充填回采間柱穩(wěn)定性的實驗裝置其特征在于：作為優(yōu)選，實驗箱體（3）側(cè)壁、受載塊（1022）底板設(shè)置卡槽，所述卡槽內(nèi)部預(yù)先安裝應(yīng)力應(yīng)變傳感器；活動擋條（303）上安裝聲發(fā)射探頭。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種開展混合充填回采間柱穩(wěn)定性的實驗裝置，屬于采礦技術(shù)研究領(lǐng)域，具體是涉及基于充填采礦法開采建立的礦柱開采過程與混合充填體作用機制研究的實驗裝置，包括滲水底座，對稱布置的實驗箱體，實驗箱體側(cè)邊有可視窗口，可直接觀察充填體的狀態(tài)，右側(cè)壁采用多塊高強度透明亞克力活動擋條而成，可任意開口調(diào)節(jié)以實現(xiàn)模擬充填體揭露面積，實驗箱體內(nèi)設(shè)有投料架，箱體頂部設(shè)有與壓力機配合使用的傳力架，本發(fā)明可模擬礦柱回采時不同配比充填體，差異化組合充填體在不同承載條件、不同揭露面積下受載滑移、片幫等損傷演化過程，為現(xiàn)場礦柱開采提供實驗數(shù)據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

技術(shù)研發(fā)人員：牟宏偉,賈洪超,張永亮,劉鵬金,呂孝強,范文濤,劉濱,朱兆文,周波,王明斌,閆苓鵬,楊鐵江
受保護的技術(shù)使用者：青島理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/2