CN103674650A

CN103674650A - 一种用于制作矿山膏体充填材料的标准试模

Info

Publication number: CN103674650A
Application number: CN201310689700.1A
Authority: CN
Inventors: 刘音; 张浩强; 张升堂; 张保良; 王其峰; 张海云; 江宁; 陈军涛
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-12-16
Also published as: CN103674650B

Abstract

本发明公开了一种用于制作矿山膏体充填材料的标准试模，属于矿山膏体充填开采领域，其包括底模板及位于所述底模板上方的结构相同的第一侧模板和第二侧模板；所述第一、第二侧模板上均布有多个上下贯通的半圆柱形内腔且第一、第二侧模板至少通过一组凹凸结构相互啮合形成上模具；所述底模板、第一侧模板及第二侧模板通过夹紧机构实现三者间的定位。利用本发明制作矿山膏体充填材料的标准试模，易于操作、材料耗费低、试验效率高且可同时成型多个膏体试件。

Description

一种用于制作矿山膏体充填材料的标准试模

技术领域

本发明属于矿山膏体充填开采领域，尤其涉及一种用于制作矿山膏体充填材料的标准试模。

背景技术

矿山膏体充填材料是指将胶结料、粉煤灰、河砂、煤矸石等固体废弃物制作成无临界流速、不需脱水的柱塞状结构流浆体。膏体在充填泵或者重力加压作用下，经管道输送至采空区，形成一定的强度，有效支撑上覆岩层，达到控制地表下沉的目的。膏体根据材料的不同一般分为矸石膏体和尾砂膏体，前者为膏体时，其最大粒径一般小于25mm，前者为似膏体时，其最大粒径一般小于5mm，后者最大粒径一般小于5mm。近年来，膏体充填技术越来越受到矿山企业的重视，许多科研工作者对其相关材料的性能方面也进行了一定的基础试验研究。

在选择测试膏体的强度试验方法时，尤其当需要测试膏体的变形性能或者三轴试验时，需要得到Φ50mm×100mm的圆柱体标准试件。目前，一般有两种方式得到上述试件，一种是从充填工作区域现场通过钻芯机取芯，另一种是在实验室中先制作成150mm×150mm×150mm的试块，然后通过钻芯机从中取芯。

采用上述试验方法时，大多存在以下一种或几种问题：

（1）现场取芯必须到井下充填工作区域，取芯工作复杂，费时费力；

（2）现场取到的试件不能精确确定材料水化的时间，所得到的力学数据不能准确为现场提供依据；

（3）实验室制作膏体材料时，须先在150mm×150mm×150mm的模具中成型，待具有一定的强度（一般要大于3MPa）的时候才能用取芯机取芯，不能测定其前期（如8h，1d，3d，7d，15d等）的变形性能等相关力学性质；

（4）实验室制作膏体材料时，材料耗费比较多，且取芯不一定能成功，一般一个大模具中只能取出2～3个圆柱体标准试件，远远不能满足试验需求；

（5）实验室制作膏体材料时，取出芯之后，后期工序复杂，需要再经过切割、打磨等工序才能制作成标准试件。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种易于操作、材料耗费低、试验效率高的用于制作矿山膏体充填材料的标准试模。

本发明所采用的技术方案为：

一种用于制作矿山膏体充填材料的标准试模，包括底模板及位于所述底模板上方的结构相同的第一侧模板和第二侧模板；所述第一、第二侧模板上均布有多个上下贯通的半圆柱形内腔且第一、第二侧模板至少通过一组凹凸结构相互啮合形成上模具；所述底模板、第一侧模板及第二侧模板通过夹紧实现三者间的定位。

所述凹凸结构包括设置在所述第一侧模板上的第一凹槽、第一凸起及设置在第二模板上的与第一凹槽位置相对且相互适配的第二凸起、与第一凸起位置相对且相互适配的第二凹槽。

所述底模板包括呈长条状的底模板主体，所述底模板主体的左、右两侧均固连有第一定位板，所述第一定位板上开设有第一定位孔；所述第一、第二侧模板均包括侧模板主体，所述侧模板主体的左右两侧均固连有第二定位板，所述第二定位板上开设有第二定位孔。

所述夹紧机构包括螺栓和螺杆，所述螺栓有两根，其分别贯穿位于上述第一、第二侧模板同侧的第二定位板上的第二定位孔后通过锁紧螺母实现第一、第二侧模板的夹紧定位；所述各螺栓与上述第一定位孔的相对位置处开设有第三定位孔，所述螺杆有两根，其分别贯穿第三定位孔和第一定位孔后通过锁紧螺母实现第一、第二侧模板和底模板间的夹紧定位。

所述底模板的宽度与上模具的宽度相等。

所述第一、第二侧模板上的半圆柱形内腔均有四个。

所述各半圆柱形内腔的高度为100mm、半径为25mm。

所述第一定位板和第二定位板均呈圆弧状。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

1、利用本发明，在实验室中就可以配制膏体材料并进行相关的力学性能测试，而不用到现场取芯，既节省人力又节省物力。

2、利用本发明制作膏体试件，材料耗费很少，相比在150mm×150mm×150mm的试模中，其材料耗费可以节省83%～88%，大大节约了成本。

3、利用本发明每次可同时制作多个膏体试件，试件的成型条件相同，从而保证了试件的均匀性和一致性，减少了因试件条件的不同而导致的试验误差。

4、利用本发明可一次成型多个相同的膏体试件，从而可以测定试件各个养护龄期的力学性能，而不仅仅是最终强度，为矿山各个时期充填体的性能提供了最为精确的科学依据。

5、本发明中的模具拆装便捷，试验效率较高。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中第一侧模板或第二侧模板的结构示意图。

图3为本发明中底模板的结构示意图。

图4为本发明的俯视图。

图5为本发明的正视图。

图6为本发明的侧视图。

其中，

1、底模板 2、第一侧模板 3、第二侧模板 4、凹凸结构 5、圆柱形内腔 6、螺栓 7、螺杆 8、锁紧螺母 9、半圆柱形内腔 10、第二定位板 11、第二定位孔12、底模板主体 13、第一定位板 14、第一定位孔

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2及图4所示，一种用于制作矿山膏体充填材料的标准试模，包括底模板1及位于所述底模板1上方的结构相同的第一侧模板2和第二侧模板3，所述底模板1、第一侧模板2及第二侧模板3通过夹紧机构实现三者间的定位；所述第一、第二侧模板上均依次设置有四个上下贯通的半圆柱形内腔9，所述各半圆柱形内腔9的高度为100mm、半径为25mm；所述第一、第二侧模板通过一组凹凸结构4相互啮合形成上模具，第一、第二侧模板位置相对的半圆柱形内腔9配合形成用于盛放膏体材料的圆柱形内腔5，所述上模具的宽度与底模板1的宽度相等，从而在底模板1与第一、第二侧模板的安装定位过程中可直观地看出三者是否夹紧固定，所述凹凸结构包括设置在所述第一侧模板2上的第一凹槽、第一凸起及设置在第二模板3上的与第一凹槽位置相对且相互适配的第二凸起、与第一凸起位置相对且相互适配的第二凹槽，为使第一、第二侧模板精确啮合，所述第一凹槽、第一凸起分别设置在第一侧模板2的四个半圆柱形内腔9中位于两边的两半圆柱形内腔的两侧，与之相对应的，所述第二凸起和第二凹槽分别设置在第二侧模板3的四个半圆柱形内腔9中位于两边的两半圆柱形内腔的两侧，且第一凹槽、第一凸起的高度与第一侧模板2的高度相同，第二凹槽和第二凸起的高度与第二侧模板3的高度相同；本发明通过凹凸结构实现第一、第二侧模板的相互定位，保证了制作出的膏体试件侧表面平整光滑。

如图1、图2、图3、图5及图6所示，所述底模板1包括呈长条状的底模板主体12，所述底模板主体12的左、右两侧均固连有第一定位板13，所述第一定位板13上开设有第一定位孔14；所述第一、第二侧模板均包括侧模板主体，所述侧模板主体的左右两侧均固连有第二定位板10，所述第二定位板10上开设有第二定位孔11；所述第一定位板10和第二定位板13均呈圆弧状；所述夹紧机构包括螺栓6和螺杆7，所述螺栓6有两根，其分别贯穿位于上述第一、第二侧模板同侧的第二定位板10上的第二定位孔11后通过锁紧螺母8实现第一、第二侧模板的夹紧定位；所述各螺栓6与上述第一定位孔14的相对位置处开设有第三定位孔，所述螺杆7有两根，其分别贯穿第三定位孔和第一定位孔14后通过锁紧螺母8实现第一、第二侧模板和底模板1间的夹紧定位。

本发明使用方法，包括如下步骤：

（1）将底模板1、第一侧模板2、第二侧模板3及凹凸结构4清理干净，并在第一、第二侧模板的各半圆柱形内腔9上涂覆机油；

（2）将两个螺栓6依次套入第一、第二侧模板位置相对的第二定位孔11中，然后，将第一侧模板2的第一凹槽与第二侧模板3的第二凸起、第一侧模板2的第一凸起与第二侧模板3的第二凹槽对准啮合后平放到底模板1上，且使第一、第二侧模板的外侧面与底模板1的侧面在同一平面上；

（3）将两根螺杆7依次装入螺栓6上的第三定位孔和与之相对的底模板1的第一定位孔14内，通过调节螺栓、螺杆7与锁紧螺母8，使底模板1、第一侧模板2及第二侧模板3对齐，然后拧紧锁紧螺母8，即可实现三者间的夹紧定位；

（4）将膏体材料放入第一、第二侧模板配合形成的圆柱形内腔5中，用细棒将膏体捣实后，再用刮板将膏体表面刮平，然后放入标准养护箱中，待试件成型并具有一定的强度后，松开夹紧机构，并将底模板1、第一侧模板2与第二侧模板3分离，使其与试件分开，得到标准试件，继续进行养护，在规定的龄期取出试件并进行测试；

（5）将使用过的底模板1、第一侧模板2和第二侧模板3擦拭干净，并涂上机油，以防止生锈。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

尽管本文较多地使用了诸如底模板1、第一侧模板2、圆柱形内腔5、锁紧螺母8、第二定位板10、第一定位孔14等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

需要进一步说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种用于制作矿山膏体充填材料的标准试模，其特征在于：包括底模板及位于所述底模板上方的结构相同的第一侧模板和第二侧模板；所述第一、第二侧模板上均布有多个上下贯通的半圆柱形内腔且第一、第二侧模板至少通过一组凹凸结构相互啮合形成上模具；所述底模板、第一侧模板及第二侧模板通过夹紧机构实现三者间的定位。

2.根据权利要求1所述的一种用于制作矿山膏体充填材料的标准试模，其特征在于：所述凹凸结构包括设置在所述第一侧模板上的第一凹槽、第一凸起及设置在第二模板上的与第一凹槽位置相对且相互适配的第二凸起、与第一凸起位置相对且相互适配的第二凹槽。

3.根据权利要求1所述的一种用于制作矿山膏体充填材料的标准试模，其特征在于：所述底模板包括呈长条状的底模板主体，所述底模板主体的左、右两侧均固连有第一定位板，所述第一定位板上开设有第一定位孔；所述第一、第二侧模板均包括侧模板主体，所述侧模板主体的左右两侧均固连有第二定位板，所述第二定位板上开设有第二定位孔。

4.根据权利要求3所述的一种用于制作矿山膏体充填材料的标准试模，其特征在于：所述夹紧机构包括螺栓和螺杆，所述螺栓有两根，其分别贯穿位于上述第一、第二侧模板同侧的第二定位板上的第二定位孔后通过锁紧螺母实现第一、第二侧模板的夹紧定位；所述各螺栓与上述第一定位孔的相对位置处开设有第三定位孔，所述螺杆有两根，其分别贯穿第三定位孔和第一定位孔后通过锁紧螺母实现第一、第二侧模板和底模板间的夹紧定位。

5.根据权利要求1所述的一种用于制作矿山膏体充填材料的标准试模，其特征在于：所述底模板的宽度与上模具的宽度相等。

6.根据权利要求1所述的一种用于制作矿山膏体充填材料的标准试模，其特征在于：所述第一、第二侧模板上的半圆柱形内腔均有四个。

7.根据权利要求1所述的一种用于制作矿山膏体充填材料的标准试模，其特征在于：所述各半圆柱形内腔的高度为100mm、半径为25mm。

8.根据权利要求3所述的一种用于制作矿山膏体充填材料的标准试模，其特征在于：所述第一定位板和第二定位板均呈圆弧状。