一种大尺度胶结充填采场环境模拟综合试验平台的制作方法

本实用新型涉及一种大尺度胶结充填采场环境模拟综合试验平台，属于矿山充填开采科学研究领域。

背景技术：

煤炭是我国基础能源,也是重要的化工原料。煤炭资源持续且大规模的开采在支撑经济社会发展的同时也暴露了一些问题,如损害环境、资源回收率较低、形成矸石山和地表沉陷等。因此，预防与治理煤炭开采所带来的环境破环等问题已成为当今社会刻不容缓的重大难题。

为解决煤炭开采所引发的难题，使用充填开采的技术，作为煤炭绿色开采的核心技术之一。充填开采是指伴随落矿、运搬及其他作业的同时，用充填料充填采空区的采矿方法。它一方面可以解决“三下”压煤问题，能够最大限度地回收矿产资源；另一方面可以防止地表沉陷，保护地表地物，且能够处理固体废料，保护环境。

近些年来煤矿充填技术不断发展，其中胶结充填更是作为重要分支得到迅速发展。胶结充填该技术将尾矿、矸石、粉煤灰等固体废弃物掺入适量的胶凝材料，加水混合搅拌制成胶结充填料浆，再通过泵送或自流的方式沿管路将充填料浆输送到采空区进行充填作业，然后使料浆在采空区中凝固，形成具有一定强度和整体性的充填体。胶结充填整体来说具有充填料浆强度大，充填速度快，充填量大，工艺简单等优势。

因此对胶结充填的研究是必要的，对胶结充填材料力学性能的研究必不可少的，现在所用的试样基本上是小尺寸试样，且现在缺乏一种模拟采场环境的试验平台。所以研究一种能够实现温度、湿度和角度控制的大尺寸试验平台是非常重要的。

技术实现要素：

实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种大尺度胶结充填采场环境模拟综合试验平台，该装置操作简单，实用性强，能够实现控制温度、湿度和角度的目的，还可以实现大尺寸试样制作的目的。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种大尺度胶结充填采场环境模拟综合试验平台，其特征在于：包括供热组件、温控装置、存料腔体、倾斜装置、加湿装置和传感器。

所述温控装置设置于所述承压板顶部，且所述温控装置为一空腔结构，所述存料腔体设置于该温控装置内该温控装置是由外层壳体和内层壳体构成，内层壳体套在外层壳体内部，所述外层壳体和内层壳体顶部与底部均各自封闭，所述供热组件设置于所述温控装置一侧，且与所述温控装置连通；

所述存料腔体包括两块相互平行的横板和两块相互平行的纵板，所述横板与所述纵板通过锁扣连接，两块横板与两块纵板共同组成一矩形框体，该矩形框体顶部设置有顶盖，且底部设置有底板，所述底板边缘和所述顶盖边缘均与所述矩形框体边缘平齐；存料腔体把锁扣打开，横板与纵板便可以分离，从而拆开箱子，取出里面的试样。

所述供热组件包括加热箱和设置于该加热箱顶部一侧的回液导管，所述回液导管用于连通所述加热箱和所述温控装置外层，所述回液导管下方的所述加热箱上设置有液泵，且所述液泵进液端与所述加热箱连通，出液端与所述温控装置外层连通；

所述倾斜装置包括承压板、支撑杆、转动装置和手动千斤顶；承压板底部前方两侧各设置有一支撑杆，且所述支撑杆与所述承压板铰接，所述承压板底部后方两侧各设置有一手动千斤顶，且所述手动千斤顶底部铰接有转动装置；通过升降手动千斤顶推动承压板倾斜，从而控制存料腔体的倾斜角度；

所述加湿装置包括雾化器、喷头和湿度探头；所述顶盖顶部中心设置有雾化器，且所述雾化器底部两侧设置有喷头，所述喷头贯穿所述顶盖，且延伸到所述存料腔体内部，所述顶盖底部中心设置有湿度探头；雾化器通过水管连接喷头，其上设有控制阀，通过湿度探头感知湿度，然后把信息传给雾化器，然后雾化器通过打开控制阀，让水通过水管流入喷头从而控制湿度。

所述传感器是一种ms8607温湿压一体传感器。

进一步的，所述横板和所述纵板均与所述底板通过铰链连接，且所述横板、所述纵板和所述底板相互连接处均设置有，密封胶条；所述横板和纵板长×高均为100×80cm，所述顶盖顶部两侧的对称点上各设置有一吊耳。

进一步的，所述横板与所述纵板均为铝锌合金材料制成。

进一步的，所述回液导管两端均设置橡胶密封圈，用以对回液导管两端连接处进行密封，且回液导管是一种金属软管。

进一步的，两块所述横板均匀分布开设三个凹槽，在一块横板的凹糟中均匀布置个温湿压一体传感器。

本实用新型还公开了上述的一种模拟井下不同环境的模拟平台的工作方法，包括以下步骤：

1)取料浆放置于存料腔体中；

2)打开供热组件，加热箱的水由加热管加热到所需温度，热水通过液泵泵送到温控装置，回液导管把水回送到加热箱中，而温控装置再把热量传送给存料腔体，加热存料腔体从而控制胶接组件内部环境的温度；

3)打开加湿装置，通过湿度探头感知存料腔体的湿度变化，然后在通过雾化器散水而控制胶接组件内部环境的湿度；

4)控制手动千斤顶支撑承压板和存料腔体倾斜所需的角度；

5)控制存料腔体所处的环境，模拟充填采场环境，从而了解充填材料的应力变化和其他性能特性。

有益效果：本实用新型提供的用于大尺度胶结充填采场环境模拟综合试验平台，与现有技术相比，具有以下优势：本实用新型所设计的试验平台可以制作大尺寸的试样，还可以通过控制温度、湿度和倾斜角度从而来达到模拟充填采场环境的目的。该装置操作简单，可靠性高，适用范围广，可以为大尺寸的试样制作和模拟充填采场环境提供可靠的途径。

附图说明

图1是本实用新型的立体图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是本实用新型的右视图；

图4是本实用新型的a-a剖面图；

图5是本实用新型的b-b剖面图；

图6是本实用新型的存料腔体右视图；

图7是本实用新型的c-c剖面图。

图中：1、温控装置；2、存料腔体；201、横板；202、纵板；203、顶盖；204、吊耳；205、底板；3、供热组件；301、加热箱；302、加热管；303、回液导管；304、液泵；4、承压板；5、支撑杆；6、转动装置；7、手动千斤顶；8、雾化器；9、喷头；10、湿度探头；11、温湿压一体传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作更进一步的说明。

如图1-7所示为一种大尺度胶结充填采场环境模拟综合试验平台，包括供热组件、温控装置、存料腔体、倾斜装置、加湿装置和传感器。温控装置1设置于所述承压板4顶部，且所述温控装置1为一空腔结构，所述存料腔体2设置于该温控装置1内，该温控装置1侧壁包括内层以及嵌套在该内层外侧的外层，所述内层与所述外层间隙配合，且顶部与底部均各自封闭，所述供热组件3设置于所述温控装置1一侧，且与所述温控装置1连通。存料腔体2包括两块相互平行的横板201和两块相互平行的纵板202，所述横板201与所述纵板202通过锁扣连接，两块横板201与两块纵板202共同组成一矩形框体，该矩形框体顶部设置有顶盖203，且底部设置有底板205，所述底板205边缘和所述顶盖203边缘均与所述矩形框体边缘平齐。供热组件3包括加热箱301和设置于该加热箱301顶部一侧的回液导管303，所述回液导管303用于连通所述加热箱301和所述温控装置1外层，所述回液导管303下方的所述加热箱301上设置有液泵304，且所述液泵304进液端与所述加热箱301连通，出液端与所述温控装置1外层连通。倾斜装置包括承压板4、支撑杆5、转动装置6和手动千斤顶7；承压板4底部前方两侧各设置有一支撑杆5，且所述支撑杆5与所述承压板铰接，所述承压板底部后方两侧各设置有一手动千斤顶7，且所述手动千斤顶7底部铰接有转动装置6；通过升降手动千斤顶7推动承压板4倾斜，从而控制存料腔体2的倾斜角度。加湿装置包括雾化器8、喷头9和湿度探头10；所述顶盖203顶部中心设置有雾化器8，且所述雾化器8底部两侧设置有喷头9，通过水管802与喷头9连接，其右下方设有控制阀801，所述喷头9贯穿所述顶盖203，且延伸到所述存料腔体2内部，所述顶盖203底部中心设置有湿度探头10。传感器由压力传感器11和温湿度传感器12构成。湿度探头10与湿度传感器12作用一样，与湿度控制器连接，感知湿度之后把信号传给湿度控制器，然后控制存料腔体2内部的湿度。

优选的，其中横板201和纵板202均与底板205通过铰链连接，且横板201、纵板202和底板205相互连接处均设置有，密封胶条；横板201和纵板202长×高均为100×80cm，顶盖203顶部两侧的对称点上各设置有一吊耳204，用其他装置通过钢丝绳穿过吊耳204取出整个存料腔体2。横板201与纵板202均为铝锌合金材料制成。两块横板201均匀分布开设三个凹槽，在一块横板201的凹糟中均匀布置9个温湿压一体传感器11。回液导管303两端均设置橡胶密封圈，用以对回液导管303两端连接处进行密封，且回液导管303是一种金属软管。

本实用新型结构的工作方法为：供热组件3通过温控装置1控制存料腔体2的温度，而加湿装置安装于存料腔体2顶盖上实现湿度控制，将存料腔体2安设于倾斜装置上面，通过升降手动千斤顶7推动承压板4倾斜，控制存料腔体2倾斜角度。具体包括以下步骤：

1)取料浆放置于存料腔体中；

2)打开供热组件，加热箱的水由加热管加热到所需温度，热水通过液泵泵送到温控装置，回液导管把水回送到加热箱中，而温控装置再把热量传送给存料腔体，加热存料腔体从而控制胶接组件内部环境的温度；

3)打开加湿装置，通过湿度探头感知存料腔体的湿度变化，然后在通过雾化器散水而控制胶接组件内部环境的湿度；

4)控制手动千斤顶支撑承压板和存料腔体倾斜所需的角度；

5)控制存料腔体所处的环境，模拟充填采场环境，从而了解充填材料的应力变化和其他性能特性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。