一种充填体加压养护装置的制作方法

1.本实用新型涉及地下金属矿充填体养护技术领域，尤其是涉及一种充填体加压养护装置。


背景技术：

2.目前国内外矿山在进行充填之前，需要通过经验法、力学模型法及数值分析等方法进行充填体强度设计，来确定胶结充填体的所需强度；并需要根据设计强度，在实验室完成配比实验，选择最优的灰砂比、水灰比及各材料的使用量等。但是采场充填体（浆）硬化为充填体的过程中，受采场中应力与胶结充填体自重应力影响，形成的原位充填体力学性能与同配比的实验室标准养护充填体试样力学性能差异显著。当前直接使用实验室标准养护试样强度进行充填设计的方法存在重大不足，无法准确检测充填体在采场中的实际力学性能。
3.因此，根据矿山充填作用的不同，为了实现合理的、经济的选取充填体的强度。本领域技术人员迫切需要通过一种较方便且价格低廉、可靠的试验手段，准确检测充填体在采场中的实际力学性能。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种充填体加压养护装置，结构简单，监测组件拆卸方便，可根据需要调节压力、排水条件，同时可实时监测充填体硬化过程中的电导率与孔隙水压力，准确检测充填体在采场中的实际力学性能。
5.为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
6.本实用新型提供一种充填体加压养护装置，包括支座组件、养护筒、加压组件、笼体和监测组件，所述养护筒和所述加压组件均安装于所述支座组件上，所述加压组件伸入所述养护筒并与所述养护筒以及所述支座组件之间形成充填体容纳腔，所述支座组件连接有与所述充填体容纳腔连通的排水管，所述排水管上具有用于调节排水流量的排水开关，所述笼体安装于所述充填体容纳腔内，所述监测组件伸入所述笼体内用于检测充填体的电导率与孔隙水压力。
7.进一步地，所述支座组件包括固定杆组、底座、盖体和上压盘；
8.所述固定杆组的一端与所述上压盘连接，另一端与所述底座连接，所述盖体与所述固定杆组连接且所述盖体间隔设置于所述底座和所述上压盘之间；
9.所述排水管与所述底座连接，所述养护筒夹设于所述盖体和所述底座之间，所述加压组件与所述上压盘连接并贯穿所述盖体伸入所述养护筒内，所述加压组件、所述养护筒和所述底座之间形成所述充填体容纳腔。
10.进一步地，所述笼体安装于所述养护筒的底部，所述笼体具有下开口，所述下开口与所述底座抵接。
11.进一步地，所述底座包括支撑架以及通过所述固定杆组安装于所述支撑架上方的
平台，所述养护筒夹设于所述盖体和所述平台之间。
12.进一步地，所述平台背离所述支撑架的一侧具有凹槽，所述凹槽内安装有第一密封圈，所述第一密封圈与所述养护筒抵接。
13.进一步地，所述加压组件包括直线驱动结构、传导柱、压力传感器和下压盘，所述直线驱动结构具有固定端和移动端，所述固定端与所述支座组件连接，所述移动端与所述传导柱连接，所述传导柱背离所述移动端的端部连接有所述压力传感器，所述压力传感器用于与所述下压盘抵接，所述下压盘位于所述养护筒内。
14.进一步地，所述下压盘包括盘体和第二密封圈，所述第二密封圈套设于所述盘体的外周壁。
15.进一步地，所述盘体用于与所述压力传感器抵接的表面具有与所述压力传感器端部配合的槽体。
16.进一步地，所述监测组件包括电导率传感器和孔隙水压力传感器。
17.进一步地，还包括监测显示器，所述监测显示器与电导率传感器、所述孔隙水压力传感器和所述加压组件连接。
18.本实用新型提供的充填体加压养护装置能产生如下有益效果：
19.本实用新型提供的充填体加压养护装置在使用时，可通过加压组件对充填料浆逐渐加压，根据需要调整排水开关的开度，从而改变排水条件，笼体能够起到隔离监测组件的作用，便于监测组件的循环利用，监测组件能够实时的监测充填体的力学性能。相对于现有技术来说，其结构简单，监测组件拆卸方便，可根据需要调节压力、排水条件，也可以放入控温养护箱中，实现温度调节，模拟采场原位环境。同时可实时监测充填体硬化过程中的力学性能，探究充填体在采场环境中的硬化水化机理，为充填设计提供充填体强度发展依据。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型实施例提供的一种充填体加压养护装置的结构示意图；
22.图2为本实用新型实施例提供的一种支座组件的部分结构示意图；
23.图3为本实用新型实施例提供的一种下压盘的结构示意图。
24.图标：1-支座组件；11-固定杆组；12-底座；121-支撑架；122-平台；1221-第一密封圈；13-盖体；14-上压盘；2-养护筒；3-加压组件；31-直线驱动结构；32-传导柱；33-压力传感器；34-下压盘；341-盘体；3411-槽体；342-第二密封圈；4-笼体；5-监测组件；51-电导率传感器；52-孔隙水压力传感器；6-排水管；61-排水开关；7-监测显示器。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用
新型保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
29.本实用新型第一方面的实施例在于提供一种充填体加压养护装置，包括支座组件1、养护筒2、加压组件3、笼体4和监测组件5，养护筒2和加压组件3均安装于支座组件1上，加压组件3伸入养护筒2并与养护筒2以及支座组件1之间形成充填体容纳腔，支座组件1连接有与充填体容纳腔连通的排水管6，排水管6上具有用于调节排水流量的排水开关61，笼体4安装于充填体容纳腔内，监测组件5伸入笼体4内用于检测充填体的电导率与孔隙水压力。
30.在使用时，可以先将搅拌均匀的充填料浆灌入养护筒2内，如果料浆黏稠度较大，需要采用捣棒插捣若干次，使充填料浆充分填满笼体4，与监测组件5接触，随后安装加压组件3，加压组件3对充填料浆施加轴向压力，并不断调整充填料浆受到的压力至试验所需值。通过排水开关61调整试验所需排水条件。监测组件5实时监测电导率与孔隙水压力的变化过程，养护至规定龄期后即可脱模用于充填体力学性能测试，检测充填体是否满足回采强度和相关工艺要求，用以确定采场采空区充填材料配比及控制参数，克服了传统实验室标准养护试样强度与原位充填体力学性能差异性大的问题。对矿山实现合理的、经济的选取充填体的配比具有指导意义。
31.在一些实施例中，为使得支座组件1的结构更加的简单，如图1所示，支座组件1包括固定杆组11、底座12、盖体13和上压盘14。
32.其中，固定杆组11的一端与上压盘14连接，另一端与底座12连接，盖体13与固定杆组11连接且盖体13间隔设置于底座12和上压盘14之间。在至少一个实施例中，为便于支座组件1的拆装，固定杆组11可以包括多个固定杆，固定杆可以为一螺纹杆，固定杆的两端均通过螺母与上压盘14和底座12连接，盖体13通过螺母与固定杆连接。
33.当然固定杆、上压盘14、底座12以及盖体13之间还可以通过其他方式连接，例如卡接、销接等。
34.在上述实施例的基础上，优选地，排水管6与底座12连接，以将充填体容纳腔内的水排出；养护筒2夹设于盖体13和底座12之间，即盖体13和底座12起到对养护筒2轴向限位的作用；加压组件3与上压盘14连接并贯穿盖体13伸入养护筒2内，加压组件3能够对养护筒2内的充填料浆进行加压，加压组件3、养护筒2和底座12之间形成充填体容纳腔。
35.另外，在一些实施例中，如图1所示，笼体4安装于养护筒2的底部，充填料浆可自笼
体4上的孔洞进入笼体4内，笼体4具有下开口，下开口与底座12抵接。上述设置便于笼体4的轴向定位，保证笼体4的稳定性。
36.笼体4的设置起到隔离监测组件5的作用，当充填体力学性能测试完成后，可将笼体4拆下，从而便于取出充填体内的监测组件5，实现监测组件5的回收利用。
37.笼体4的尺寸可以根据养护筒2的大小进行调整，在至少一个实施例中，笼体4的直径为63mm，高为30mm。
38.在一些实施例中，如图2所示，底座12包括支撑架121以及通过固定杆组11安装于支撑架121上方的平台122，支撑架121起到支撑平台122的作用，二者配合起到支撑设备整体的作用，养护筒2夹设于盖体13和平台122之间。
39.当固定杆组11包括多个固定杆，且固定杆为螺纹杆时，固定杆贯穿支撑架121和平台122，支撑架121和平台122通过螺母安装于固定杆上。
40.在上述实施例的基础上，优选地，平台122背离支撑架121的一侧具有凹槽，凹槽内安装有第一密封圈1221，第一密封圈1221与养护筒2抵接。第一密封圈1221可以增加平台122与养护筒2之间的密封性，避免充填料浆溢出。
41.具体地，平台122可以为一金属圆盘；养护筒2可以为一圆筒，其材料为有机玻璃、不锈钢等；盖体13的材料可以为铝合金；上压盘14的材料为金属。
42.支座组件1以及的养护筒2尺寸可以根据所需试样大小进行调整，在至少一个实施例中，固定杆组11包括多个固定杆，固定杆的直径为10mm的螺纹杆；平台122的直径为150mm，厚度为10mm，平台122上凹槽的外径为67mm，宽度为1mm；养护筒2的高径比约为1:3，具体地，其内径为63mm,外径为73mm，高为200mm。
43.需要说明的是，支座组件1以及养护筒2的尺寸并不限于上述数值，其可以在上述数值的基础上上下浮动。
44.在一些实施例中，如图1所示，加压组件3包括直线驱动结构31、传导柱32、压力传感器33和下压盘34，直线驱动结构31具有固定端和移动端，固定端与支座组件1连接，移动端与传导柱32连接，移动端能够带动传导柱32往复移动，传导柱32背离移动端的端部连接有压力传感器33，压力传感器33用于与下压盘34抵接，下压盘34位于养护筒2内。
45.在使用时，可通过直线驱动结构31对充填料浆施加轴向压力，根据带压力传感器33的传导柱32检测实时压力，调整充填料浆受到的压力至试验所需值。
46.凡是能够带动传导柱32往复移动的结构都可以是上述实施例所提及的直线驱动结构31。例如，直线驱动结构31可以为液压缸、气压缸等。
47.另外，如图1所示，传导柱32可以呈t字型，其顶部与直线驱动结构31的固定端连接，其底部连接有压力传感器33。传导柱32的材料可以为金属。
48.在一些实施例中，为保证下压盘34与养护筒2之间具有良好的密封性，下压盘34包括盘体341和第二密封圈342，第二密封圈342套设于盘体341的外周壁。第二密封圈342能够补偿盘体341与养护筒2之间的缝隙，避免充填料浆外泄。
49.在上述实施例的基础上，优选地，如图3所示，盘体341用于与压力传感器33抵接的表面具有与压力传感器33端部配合的槽体3411。槽体3411的设置增加压力传感器33与盘体341的接触面积，保证压力稳定传递至下压盘34。
50.下压盘34的直径为62mm，厚度为5mm，第二密封圈342的外径为63mm。当然，下压盘
34的尺寸并不限于上述一种，其还可以根据实际情况进行上下调整。
51.在一些实施例中，监测组件5包括电导率传感器51和孔隙水压力传感器52，以实时监测充填料浆硬化过程中电导率与孔隙水压力的变化。
52.电导率传感器51和孔隙水压力传感器52通过密封螺母安装于笼体4内。
53.在一些实施例中，如图1所示，充填体加压养护装置还包括监测显示器7，监测显示器7与电导率传感器51、孔隙水压力传感器52和加压组件3连接，电导率传感器51、孔隙水压力传感器52和加压组件3将各自检测到的信息以信号的方式发送至监测显示器7，监测人员可通过监测显示器7监测各项信息的变化。
54.具体地，监测显示器7与电导率传感器51、孔隙水压力传感器52和加压组件3电连接。
55.上述监测显示器7可以为电脑、手机等终端设备。
56.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。