专利名称：一种膏体多层充填模拟试验系统的制作方法
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參数下充填的质量，定性或定量的分析各充填參数对充填的影响。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，本发明提供ー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。其技术解决方案是ー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、压カ表和多个泵送ロ，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，所述压カ表连通内筒内部，用于监测内筒内部的压力，所述泵送ロ连通内筒内部，每个泵送ロ连接ー根高压胶管，每根高压胶管上连接ー个流量计；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，每个卡槽内卡固ー个充填斗；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単，制造成本低；易操作，可随时监测调整充填压カ和充填流量；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況。
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-压カ表；6_泵送ロ ；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。
具体实施例方式參见附图1-3，ー种膏体多层充填模拟试验系统，包括泵送装置和模拟箱。參见附图1，泵送装置包括外筒、内筒、千斤顶、加载板、压カ表和两个泵送ロ，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，压カ表连通内筒内部，用于监测内筒内部的压力，泵送ロ设置在内筒壁上，连通内筒内部，用于压出膏体料浆，每个泵送ロ连接ー根高压胶管，每根高压胶管上连接ー个流量计，用于监测膏体流量。參见附图2，模拟箱基本为长方体，包括箱体和多个充填斗，箱体为ー金属框架，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ー个充填斗；參见附图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況，为保证充填的均勻并更好的模拟实际的井下充填情況，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勻布置。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況，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吋，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，作为充填压カ和充填量；当最上方的充填斗充填满或到达预先设置的充填量吋，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。
权利要求
1.ー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、压カ表和多个泵送ロ，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，所述压カ表连通内筒内部，用于监测内筒内部的压力，所述泵送 ロ连通内筒内部，每个泵送ロ连接ー根高压胶管，每根高压胶管上连接ー个流量计；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，每个卡槽内卡固ー个充填斗；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。
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。
全文摘要
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。
文档编号E21F15/06GK102562147SQ20121000159
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者卿熙宏, 史俊伟, 张新国, 李杨杨, 江兴元, 江宁, 王华玲, 郝妮妮, 韩汝军 申请人:山东科技大学