用于获取不同层位胶结充填料浆的取样装置及其工作方法与流程

本发明涉及一种获取不同层位胶接充填料浆的取样装置及其工作方法，属于矿山充填和材料取样技术领域。

背景技术：

近些年来，建设绿色矿山、发展绿色矿业成为中国矿业界的行为纲领、发展目标和迫切需要。充填开采作为一种绿色开采技术，是科学开采的重要技术手段之一。

胶结充填是矿山充填开采技术的一个重要分支，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。胶结充填体对顶板起到一定的支撑作用，可以减缓顶板下沉从而减弱顶板岩层破坏。充填开采后工作面矿山压力显现不明显，工作面安全系数高，采空区上方地表的下沉和变形较小，资源采出率大大提高，是一种绿色开采技术，在中国、澳大利亚、加拿大等国家乃至世界范围内得到广泛应用。

胶结充填材料作为支撑岩层移动的承载体，是胶结充填开采的技术的核心之一，因此具有重要的研究价值。对胶结充填材料性能的研究主要针对材料的输送性能和力学性能。理想的充填材料不仅需要具有良好的流动性易于输送，而且在凝固后具有足够的强度以支撑围岩。然后在实际应用中，胶结充填材料料浆内部在输送过程中会发生颗粒沉降、水化反应等物理、化学变化，导致在输送过程中不同层位的料浆性能差别较大，因此对不同层位胶结充填材料的性能进行研究是必要的。此类的研究需要在不扰动胶结充填材料料浆的前提下对不同层位的料浆进行取样。然而，在现有的试验条件下，没有专用的取样装置，难以实现针对不同层位充填材料料浆的取样，导致相关的研究工作难以进行。因此，需要研发一种用于获取不同层位的胶结充填材料料浆的取样装置。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于获取不同层位胶结充填料浆的取样装置及其工作方法，该装置操作简单，实用性强，解决了在不扰动胶结充填材料料浆内部结构的前提下获取不同层位料浆样品的难题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于获取不同层位胶结充填料浆的取样装置，包括由上至下依次设置的转移装置、装料装置和底座三部分；

所述的转移装置包括转移平台、推板，转移平台的两侧挡板内部开设滑槽，且转移平台的底部一端开设有圆孔，另一端开设一个漏孔，漏孔下方放置接收容器；所述推板两端的凸块匹配嵌入滑槽中，底部与转移平台的上平面密合，推板在两侧挡板之间沿圆孔-漏孔的方向往返滑动；

所述的装料装置包括放料筒、活塞、密封圈和固定圈，若干个放料筒垂直放置，沿水平横向排列固定于底座上；上下部均开口，内部设置环绕有密封圈的活塞，沿放料筒内部上下滑动；

所述底座包括电动伸缩杆、滑块和滑杆和支撑架，滑杆水平横向固定于支撑架下部内侧，电动伸缩杆的底部通过滑块滑动连接于滑杆上，沿滑杆水平移动，所述滑块与电动伸缩杆粘贴固定，且滑块底部的上/下/前/后面设有朝向内部的滑杆且贯通至滑杆的螺纹孔，滑块与滑杆通过螺栓固定；

放料筒的底部通过外侧的固定圈固定于支撑架的上平面；电动伸缩杆穿过支撑架上平面对应开设的导向孔推移活塞向上移动，用于不同层位料浆的取样；所述转移平台的圆孔同心置于放料筒的上端用于料浆的转移。

进一步的，所述的放料筒下端外壁设有螺纹，与固定圈通过螺纹连接；上端有高度与转移平台的底板厚度相等的薄外壁卡口用于安装转移装置，具体为放料筒上端的薄外壁的外径等于圆孔直径且小于下部的放料筒外径，转移装置通过该圆孔直接套在放料筒上端，且保持放料筒与圆孔的上平面齐平。

进一步的，所述的转移装置还包括方形容器，所述漏孔为上大下小的两阶式的方孔；所述方形容器上端开口处有一个与方孔匹配的方环，所述方环的内环与方孔的下部台阶大小匹配，外环与方孔的上部台阶大小匹配，且方环的高度、宽度分别与方孔上部台阶的高度、方孔下部台阶的宽度匹配；方形容器通过方环与转移平台的方孔匹配卡接，方环匹配悬挂在方孔的下部台阶上。

进一步的，所述方环的上平面由外至内高度减小，形成倾斜的斜坡，倾斜角度为30-60°，优选为45°。

进一步的，所述放料筒外表面标有刻度，刻度范围为0-500mm。

进一步的，所述的装料装置有三种规格，其放料筒内壁直径分别是50mm、100mm和150mm。

进一步的，所述转移平台上的圆孔和方孔的中心连线与转移平台的中心线重合。

进一步的，所述滑杆共两根，在同一水平面上相互平行设置。

进一步的，所述的支撑架上设有定位孔，用于通过螺栓连接不同规格的固定圈。

本发明还公开了上述的一种胶结充填料浆的取样装置的工作方法，包括以下步骤：

1)取料浆放置于放料筒中，静置，待料浆分层；

2)通过滑杆支撑滑块和电动伸缩杆移动，对应固定于与放料筒同心的导向孔；

3)控制电动伸缩杆上升推移活塞运动，将放料筒中的料浆通过圆孔推移到转移平台中，使用转移平台上的推板推移料浆穿过漏孔至接收容器中，然后取出装有试样料浆的接收容器，再安装一个新的接收容器；剩余的料浆按照上述步骤依次反复分取，取出所有不同层位的料浆，用于下一步试验。

有益效果：本发明提供的用于获取不同层位胶结充填料浆的取样装置及其工作方法，与现有技术相比，具有以下优势：本发明所设计的电动伸缩杆可低速匀速的推移放料筒内部的活塞，实现了在不扰动胶结充填材料料浆内部结构的前提下获取不同层位充填料浆的目的。其中带有刻度的放料筒的设计使料浆层位划分方便，实现了取样的准确性。该装置操作简单，可靠性高，适用范围广，可以为类似条件下的取样工作提供可靠的途径。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的正面剖视图；

图3是本发明的平面剖视图；

图4是本发明转移平台的立体图；

图5是本发明方形容器的立体图；

图6是本发明转移装置的正面剖视图

图7是本发明装料装置的立体图；

图8是本发明底座的立体图；

图9是本发明应用实例实验结果图。

图中：1、转移平台；2、推板；3、方形容器；4、放料筒；5、活塞；6、密封圈；7、固定圈；8、电动伸缩杆；9、滑块；10、滑杆；11、支撑架；12、导向孔13、定位孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1-8所示为一种用于获取不同层位胶结充填料浆的取样装置，包括转移装置、装料装置和底座三部分。转移装置包括转移平台1、推板2和方形容器3，转移平台1的两侧挡板内部开设滑槽，且转移平台顶部开设有圆孔，在圆孔的另一侧开设一个由上到下逐渐变小的方孔；所述推板2通过滑槽滑动安装在转移平台1上；所述方形容器3上端开口处有一个方环，方形容器3通过方环与转移平台1卡接。装料装置包括放料筒4、活塞5、密封圈6和固定圈7，放料筒4垂直放置，上下部均开口，内部设置环绕有密封圈6的活塞5，沿放料筒4内部上下滑动。底座包括电动伸缩杆8、滑块9和滑杆10和支撑架11，滑杆10水平固定于支撑架11下部内侧，电动伸缩杆8的底部通过滑块9滑动连接于滑杆10上，可沿滑杆10水平移动，所述滑块9与电动伸缩杆8粘贴固定，且滑块9底部贯通设置有螺纹孔，滑块9与滑杆10通过螺栓固定。放料筒4的底部通过外侧的固定圈7固定于支撑架11的上平面；电动伸缩杆8穿过支撑架11上平面开设的导向孔12推移活塞4向上移动，用于不同层位料浆的取样；所述转移平台1的圆孔同心置于放料筒4的上端用于料浆的转移。

优选的，其中放料筒4下端外壁设有螺纹，与固定圈7通过螺纹连接；上端有高20mm薄外壁的卡口用于安装转移装置，具体为放料筒上端高20mm的外壁比下部的薄一半，圆孔直径与放料筒的上端外壁直径一样，可以把转移装置直接套在放料筒上端。放料筒4外表面标有刻度，刻度范围为0-500mm；所述的装料装置有三种规格，其放料筒4内壁直径分别是50mm、100mm和150mm；放料筒4上端薄壁的直径等于所述圆孔的直径。其中滑杆10共两根，在同一水平面上相互平行设置，为了平衡、稳定，防止电动伸缩杆围着滑杆转动。其中支撑架11上设有定位孔13，用于通过螺栓连接不同规格的固定圈7。其中转移平台1上设有与装料筒4卡口配套的圆孔和与方形容器3匹配的方孔且转移平台1、方形容器3和放料筒4都可以拆卸。

如图3-6所示，方形容器3顶部开口处呈向下向内倾斜的结构，形成斜坡，能够实现与转移平台1的匹配固定，同时也能实现上面的料浆自流的效果。

实施例

针对质量浓度为70％的胶结充填料浆，料浆由尾砂、水泥和水拌和而成，测定其不同层位的浓度随时间的变化规律。取料浆800ml并将其放置放到直径为50mm的放料筒4中，静置一小时后，移动电动伸缩杆8与导向孔12对应并固定，使电动伸缩杆8上升推移活塞5运动，从而将放料筒4中的料浆通过圆孔推移到转移平台1中，使用转移平台1上的推板2推移料浆穿过方孔至方形容器3中，然后取出带料浆试样的方形容器3，再安装一个新的方形容器3，剩余的料浆按照上述步骤依次反复分取，待取出所有料浆，测量不同层位料浆的浓度。试验过程中根据放料筒4上的刻度可以将料浆分为八个层位，分八次取出，每次取得料浆100ml。最后把取出的不同层位的料浆样品进行浓度检测，获的不同层位料浆的质量浓度。测试结果表明，原来浓度为70％的料浆，静置一个小时后，其浓度从上到下依次为69.85％、70.05％、70.25％、70.45％、70.65％、70.85％、71.05％、71.25％，可得静置一小时后料浆不同层位的浓度分布如图9所示。

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