CN102562147B - 一种膏体多层充填模拟试验系统 - Google Patents
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Abstract
一种膏体多层充填模拟试验系统,包括泵送装置和模拟箱,泵送装置包括外筒、内筒、千斤顶、加载板、压力表和多个泵送口,泵送口连通内筒内部,每个泵送口连接一根高压胶管,每根高压胶管上连接一个流量计;模拟箱包括箱体和多个充填斗,箱体内设置有多个卡槽,各个卡槽沿箱体的上下方向间隔布置,卡槽与充填斗的数量一一对应,每个卡槽内卡固一个充填斗;充填斗包括由底面、前侧面、后侧面、左侧面和右侧面围成的充填腔、设置在充填腔中的充填花管、面板,充填花管在所述前侧面上具有充填孔,高压胶管连接在充填孔上,面板上设置有抽送槽,可通过推送槽将充填斗从卡槽中抽出。
Description
技术领域
本发明涉及一种实验室三维物理模拟试验台,尤其涉及一种模拟煤层开采后进行膏体充填的实验室试验系统。
背景技术
煤层在实行垮落法开采后,地表一般要发生塌陷。因此,建筑物下、铁路下、水体下和承压水上压煤通常需要使用充填法开采。充填法开采一般有一套复杂的系统,主要包括矸石破碎系统、搅拌系统、泵送管道系统和隔离系统。在实际应用中,充填的效果与很多因素有关,如搅拌系统的搅拌时间、矸石破碎系统的破碎效率、充填料的干湿程度等,而充填效果的好坏直接决定着充填法开采的成功与否。因此,需要通过一定的实验来确定各个参数下充填的质量,定性或定量的分析各充填参数对充填的影响。由于充填设备通常比较庞大,而且井下的环境比较恶劣,因此如果实验直接在矿井中进行,不但影响了正常的采掘进度,实验的大型充填设备还会造成成本的浪费,甚至发生人身危险。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种具有充填功能的室内模拟充填试验系统。该系统不仅能模拟充填的整个过程,而且还能检测充填时的压力和流量。
其技术解决方案是:一种膏体多层充填模拟试验系统,包括泵送装置和模拟箱,所述泵送装置包括外筒、内筒、千斤顶、加载板、压力表和多个泵送口,所述内筒设置在外筒的内部,所述千斤顶设置在外筒的底部,所述千斤顶的上方连接有所述加载板,所述加载板设置在所述内筒内部,所述压力表连通内筒内部,用于监测内筒内部的压力,所述泵送口连通内筒内部,每个泵送口连接一根高压胶管,每根高压胶管上连接一个流量计;所述模拟箱,包括箱体和多个充填斗,所述箱体内设置有多个卡槽,各个卡槽沿箱体的上下方向间隔布置,卡槽与充填斗的数量一一对应,每个卡槽内卡固一个充填斗;所述充填斗包括由底面、前侧面、后侧面、左侧面和右侧面围成的充填腔、设置在充填腔中的充填花管、面板,所述充填花管在所述前侧面上具有充填孔,所述高压胶管连接在所述充填孔上,所述面板上设置有抽送槽,可通过推送槽将充填斗从卡槽中抽出。
所述面板与所述前侧面一体成型。
所述充填花管有多根,各充填花管之间互相平行。
所述面板和所述充填花管之间设置有加强肋。
本发明的优点在于:结构简单,制造成本低;易操作,可随时监测调整充填压力和充填流量;具有多个充填斗,且充填斗可分别拉出以调整其相互之间的位置,便于模拟多煤层充填的情况。
附图说明
附图1为本发明所述模拟试验系统中泵送装置的结构示意图;
附图2为本发明所述模拟试验系统中模拟箱(不带充填斗)的结构示意图;
附图3为本发明所述模拟试验系统中充填斗的结构示意图。
附图标记如下:
1-外筒;2-内筒;3-千斤顶;4-加载板;5-压力表;6-泵送口;7-高压胶管;8-流量计;9-箱体;10-卡槽;11-充填斗;12-充填腔;13-充填花管;14-加强肋;15-面板;16-充填孔;17-抽送槽。
具体实施方式
参见附图1-3,一种膏体多层充填模拟试验系统,包括泵送装置和模拟箱。
参见附图1,泵送装置包括外筒、内筒、千斤顶、加载板、压力表和两个泵送口,两筒嵌套设置,内筒固定设置在外筒的内部,且其在外筒内部的位置可调,千斤顶设置在外筒的底部,千斤顶的上方连接有加载板,所述加载板设置在内筒内部,可通过千斤顶向内筒加压以泵送内筒的膏体,压力表连通内筒内部,用于监测内筒内部的压力,泵送口设置在内筒壁上,连通内筒内部,用于压出膏体料浆,每个泵送口连接一根高压胶管,每根高压胶管上连接一个流量计,用于监测膏体流量。
参见附图2,模拟箱基本为长方体,包括箱体和多个充填斗,箱体为一金属框架,其中设置有多个卡槽,各个卡槽沿箱体的上下方向平行间隔布置,卡槽与充填斗的数量一一对应,每个卡槽内可以卡固一个充填斗;参见附图3,充填斗包括由底面、前侧面、后侧面、左侧面和右侧面围成的充填腔、设置在充填腔中的充填花管、前侧面处的面板,充填花管在前侧面上具有充填孔,高压胶管连接在所述充填孔上,注浆时通过充填花管上的管孔向充填腔中注浆,模拟矿井中各煤层工作面的注浆充填情况,为保证充填的均匀并更好的模拟实际的井下充填情况,可以设置多根充填花管,在本实施例中设置有两根,各充填花管之间互相平行,沿充填腔的长度方向均匀布置。面板优选与前侧面一体成型,基本保证在充填斗插入卡槽后,面板紧贴箱体的外壁,面板上的中部设置抽送槽,可通过推送槽将充填斗从卡槽中抽出或插入,为更好的模拟充填情况,充填斗的长度可能较长,为保证抽出充填斗时其不会发生弯曲变形,可在面板和充填花管之间设置三角形或长方形加强肋,以加强充填斗长度方向上的刚性。
在进行模拟充填试验时,首先插入充填斗,并调整各充填斗在卡槽中的插入深度,以模拟需要模拟的实际情况中各煤层的相对位置关系;将高压胶管接入最上方的充填斗的充填花管,开始充填,并随时记录压力表和流量计的读数,作为充填压力和充填量;当最上方的充填斗充填满或到达预先设置的充填量时,取下高压胶管,将其接入从上方数第二个充填斗中,开始充填,依次类推,直到所有充填斗充填完毕;根据充填压力、充填量和模拟箱中各充填斗的实际情况对充填效果进行评价。
以上所述,仅为本发明专利较佳的具体实施方式,但本发明专利的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种膏体多层充填模拟试验系统,包括泵送装置和模拟箱,其特征在于:
所述泵送装置包括外筒、内筒、千斤顶、加载板、压力表和多个泵送口,所述内筒设置在外筒的内部,所述千斤顶设置在外筒的底部,所述千斤顶的上方连接有所述加载板,所述加载板设置在所述内筒内部,所述压力表连通内筒内部,用于监测内筒内部的压力,所述泵送口连通内筒内部,每个泵送口连接一根高压胶管,每根高压胶管上连接一个流量计;
所述模拟箱包括箱体和多个充填斗,所述箱体为金属框架,所述箱体内设置有多个卡槽,各个卡槽沿箱体的上下方向间隔布置,卡槽与充填斗的数量一一对应,每个卡槽内卡固一个充填斗;
所述充填斗包括由底面、前侧面、后侧面、左侧面和右侧面围成的充填腔、设置在充填腔中的充填花管、面板,所述充填花管在所述前侧面上具有充填孔,所述高压胶管连接在所述充填孔上,所述面板上设置有抽送槽,可通过所述抽送槽将充填斗从卡槽中抽出。
2.如权利要求1所述的充填模拟试验系统,其特征在于:所述面板与所述前侧面一体成型。
3.如权利要求1所述的充填模拟试验系统,其特征在于:所述充填花管有多根,各充填花管之间互相平行。
4.如权利要求1所述的充填模拟试验系统,其特征在于:所述面板和所述充填花管之间设置有加强肋。
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