专利名称：膏体自溜充填模拟试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种试验室中模拟矿山使用的膏体自溜充填模拟试验装置。
背景技术：
目前，我国煤矿在建筑物、铁路和水体下(简称三下)压煤比较普遍，大多数井下开采煤炭的大中型企业，都面临着“三下”压煤问题，“三下”压煤量占目前矿井储量的 10 15%，其中建筑物下压煤量达60%以上，水体下压煤占28%左右，铁路下压煤占1 左右。随着矿井开采强度的加大、矿井资源的枯竭、地面建设设施的发展，“三下”煤柱留设和压煤开采的问题将更加突出。某些矿井不管对地表的影响强行开采，或因采掘接替协调顺序不对进行开采，引起地表设施的大量损坏，造成巨大的经济损失和紧张的工农关系，严重影响了煤矿企业的生产和经济效益。因此，如何逐步开采“三下”压煤，在不影响地表建(构) 筑物的前提下部分开采出一些“三下”压煤量，是目前煤炭企业已经面临且必须研究解决的问题。膏体充填法一般采用以煤矸石、碎石、河砂、尾砂或戈壁集料固态废料为骨料(间或掺入块石)，与水泥、粉煤灰或石灰类胶结材料经拌合形成无临界流速、不泌水、不沉淀、 可以低速管道输送的膏状浆体，以充填泵或重力自溜方式通过管道输送到充填区，形成以膏体充填体为主的覆岩支控体系，有效控制地表开采沉陷。膏体充填技术的充填体强度大， 充填速度快，充填量大，工艺简单，能很好的解决“三下”压煤问题及固体废料的堆放和污染问题，同时能保护地表、地下水资源不受破坏，提高煤炭资源回收率，改善矿山安全生产条件。因此目前世界各国矿山企业，特别是矿业发达的国家和地区都在广泛应用这种充填方法。充填料浆以重力自溜方式进行输送是矿山膏体充填的主要方式之一，因此，发展试验室模拟现场膏体自溜充填系统对指导现场生产实际将具有重要的经济、社会和环保意义。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，针对性强的膏体自溜充填模拟试验装置。本发明解决上述技术问题的技术方案是一种膏体自溜充填模拟试验装置，它包括左右两个水池，所述左侧的水池经管道依次连接水泵、流量计和搅拌桶A，搅拌桶A经管道依次连接输送泵、高位料浆池和差压计，差压计经弓形管连接浓度计，浓度计连接流量计，流量计经管道连接静态混合器；所述右侧的水池经管道依次连接水泵、流量计和搅拌桶 B，搅拌桶B经管道依次连接输送泵、高位添加剂溶液池、差压计、流量计和静态混合器；所述静态混合器经管道连接回收箱。为了实现产品优化，改善、提高本发明的综合性能，进一步的措施是 所述高位料浆池内设有搅拌机。所述搅拌桶A和搅拌桶B内设有搅拌机。所述静态混合器的内腔设有两根螺旋轴，两根螺旋轴的螺旋叶片分左右旋转。
所述输送泵将搅拌均勻的骨料浆料输送至高位料浆池中，另一输送泵将添加剂溶液输送至高位添加剂溶液池中。所述高位料浆池和高位添加剂溶液池建立在钢架平台上，且位于同一高度，高位料浆池中的骨料浆料和高位添加剂溶液池的添加剂溶液靠自重输送。所述静态混合器的输入管路分为骨料料浆输送管路和添加剂溶液输送管路，在静态混合器处汇合，输送管路为组合式，管路长度和布置方式根据静态混合器位置而改变。本发明相比现有技术所产生的有益效果本发明作为建筑物、铁路和水体下压煤开采后煤坑填充的模拟试验装置，对指导现场煤坑填充的实际生产将具有重要的经济、社会和环保意义。膏体充填技术的充填体具有强度大，充填速度快，充填量大，工艺简单的特点，能很好的解决“三下”压煤问题及固体废料的堆放和污染问题。在实验室中模拟矿山膏体自溜充填的工艺、不同充填料浆的充填路线，可改变管路的布置方式，可观察不同充填料浆在管道中的流动状态；通过相关仪器测量浆体的流量、压差、密度，观察充填体初凝时间、 终凝时间，对自溜充填理论、充填材料研究具有十分重要的指导意义。本发明具有结构简单，针对性强，指导性强的优点。本发明通过模拟试验达到解决“三下”压煤开采后导致地表下陷，地表建筑及水体损坏的问题。本发明适应于模拟试验各种煤矿，特别是三下”压煤矿开采后地下煤坑的填充。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的结构原理图。图2为弓形管连接的结构图。图中1、水池，2、水泵，3、流量计，4、搅拌桶A，5、输送泵，6、弓形管，7、搅拌机，8、 高位料浆池，9、差压计，10、浓度计，11、静态混合器，12、高位添加剂溶液池，13、回收箱，14、 搅拌桶B。
具体实施例方式参见图1、图2，一种膏体自溜充填模拟试验装置，它包括左右两个水池1，左侧的水池1经管道依次连接水泵2、流量计3和搅拌桶A4，搅拌桶A4经管道依次连接输送泵5、 高位料浆池8和差压计9，差压计9经弓形管6连接浓度计10，浓度计10连接流量计3，流量计3经管道连接静态混合器11 ；右侧的水池1经管道依次连接水泵2、流量计3和搅拌桶 B14，搅拌桶B14经管道依次连接输送泵5、高位添加剂溶液池12、差压计9、流量计3和静态混合器11 ；静态混合器11经管道连接回收箱13。高位料浆池8内设有搅拌机7 ；搅拌桶 A4和搅拌桶B内14设有搅拌机7。静态混合器11的内腔设有两根螺旋轴，两根螺旋轴的螺旋叶片分左右旋转。输送泵5将搅拌均勻的骨料浆料输送至高位料浆池8中，另一输送泵5将添加剂溶液输送至高位添加剂溶液池12中。高位料浆池8和高位添加剂溶液池12 建立在钢架平台上，且位于同一高度，高位料浆池8中的骨料浆料和高位添加剂溶液池12 的添加剂溶液靠自重输送。静态混合器11的输入管路分为骨料料浆输送管路和添加剂溶液输送管路，在静态混合器11处汇合，输送管路为组合式，管路长度和布置方式根据静态混合器11位置而改变。
本发明的工作方式为水泵2将左侧水池1内的水经流量计3控制定量泵入搅拌桶A4，与搅拌桶A4秤好的定量骨料混合并搅拌均勻制成浆料；骨料采用煤矸石、碎石、河砂、尾砂或戈壁集料固态废料，并可间或掺入块石组成。用输送泵5将浆料输送至有一定落差的高位料浆池8，并在高位料浆池8内边搅拌，边由自重沿管道下落至差压计9，差压计9 用来测量浆料下落流动时的压力差，浆料经弓形管6、浓度计10和流量计3输入静态混合器 11，浓度计10随机测量浆料的浓度，流量计3控制浆料的流量，也就是控制浆料的用量。弓形管6的作用是保持浆料流动时管道内的压力差，达到管道保压功能。在上述骨料制成浆料和输送至静态混合器11的同时，右侧的水泵2将右侧的水池 1内的水经流量计3控制定量泵入搅拌桶B14，与搅拌桶B14内秤好的添加剂混合并搅拌均勻；添加剂包括水泥、粉煤灰或石灰类胶结材料，经与水拌合制成无临界流速、不泌水、不沉淀、可以低速管道输送的膏状浆体溶液。添加剂搅拌均勻后的膏状浆体溶液经输送泵5输送至高位添加剂溶液池12，添加剂在高位添加剂溶液池12内由自重沿管道下落至差压计 9，差压计9测量浆料下落流动过程中的压力差，膏状浆体溶液由差压计9流入流量计3，流量计3控制添加剂的流量，也就是控制添加剂的用量，添加剂经流量计3输入静态混合器 11。在静态混合器11的料斗内，一定流量的骨料浆料和一定流量的添加剂膏状浆体溶液按比例混合，在静态混合器11的内腔，两根旋向相反的螺旋轴均勻搅拌制成充填浆体，如砂石浆料和水泥膏状浆体混合，经静态混合器11均勻搅拌制成混凝土充填浆体，充填浆体经管道流入回收箱13内。观察充填浆体在回收箱13内的初凝、终凝时间，并取出其中最终形成的充填体进行力学实验，对自溜充填理论、充填材料的研究具有十分重要的指导意义。本发明通过模拟实验，对建筑物、铁路和水体下压煤开采后煤坑填充具有十分重要的指导意义。
权利要求
1.一种膏体自溜充填模拟试验装置，其特征在于它包括左右两个水池(1)，所述左侧的水池(1)经管道依次连接水泵(2)、流量计(3)和搅拌桶A (4)，搅拌桶A (4)经管道依次连接输送泵(5)、高位料浆池(8)和差压计(9)，差压计(9)经弓形管(6)连接浓度计 (10 )，浓度计(10 )连接流量计(3 )，流量计(3 )经管道连接静态混合器(11)；所述右侧的水池(1)经管道依次连接水泵(2)、流量计(3)和搅拌桶B (14)，搅拌桶B (14)经管道依次连接输送泵(5)、高位添加剂溶液池(12)、差压计(9)、流量计(3)和静态混合器(11)；所述静态混合器(11)经管道连接回收箱(13 )。
2.根据权利要求1所述的一种膏体自溜充填模拟试验装置，其特征在于所述高位料浆池(8)内设有搅拌机(7)。
3.根据权利要求1所述的一种膏体自溜充填模拟试验装置，其特征在于所述搅拌桶A (4)和搅拌桶B内(14)设有搅拌机(7)。
4.根据权利要求1所述的一种膏体自溜充填模拟试验装置，其特征在于所述静态混合器(11)的内腔设有两根螺旋轴，两根螺旋轴的螺旋叶片分左右旋转。
5.根据权利要求1所述的膏体自溜充填模拟试验系统，其特征在于所述输送泵(5)将搅拌均勻的骨料浆料输送至高位料浆池(8)中，另一输送泵(5)将添加剂溶液输送至高位添加剂溶液池(12)中。
6.根据权利要求1所述的膏体自溜充填模拟试验系统，其特征在于所述高位料浆池 (8)和高位添加剂溶液池(12)建立在钢架平台上，且位于同一高度，高位料浆池(8)中的骨料浆料和高位添加剂溶液池(12)的添加剂溶液靠自重输送。
7.根据权利要求1所述的膏体自溜充填模拟试验系统，其特征在于所述静态混合器 (11)的输入管路分为骨料料浆输送管路和添加剂溶液输送管路，在静态混合器(11)处汇合，输送管路为组合式，管路长度和布置方式根据静态混合器(11)位置而改变。
全文摘要
本发明公开了一种膏体自溜充填模拟试验装置，它包括左右两个水池，所述左侧的水池经管道依次连接水泵、流量计和搅拌桶A，搅拌桶A经管道依次连接输送泵、高位料浆池和差压计，差压计经弓形管连接浓度计，浓度计连接流量计，流量计经管道连接静态混合器；所述右侧的水池经管道依次连接水泵、流量计和搅拌桶B，搅拌桶B经管道依次连接输送泵、高位添加剂溶液池、差压计、流量计和静态混合器；所述静态混合器经管道连接回收箱。本发明通过模拟试验达到解决了“三下”压煤开采后导致地表下陷，地表建筑及水体损坏的问题，适应于模拟试验各种煤矿，特别是“三下”压煤矿开采后地下煤坑的填充。
文档编号E21F15/06GK102296988SQ20111018819
公开日2011年12月28日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者冯涛, 姚琦, 朱卓慧, 李叔磊, 李石林, 王鹏飞 申请人:湖南科技大学