一种充填料浆原位取样装置

1.本发明属于采矿技术领域，具体涉及一种充填料浆原位取样装置。


背景技术：

2.充填采矿法具有采场稳定性好、废弃物排放量少、对地表环境破坏程度低等优势，更好地满足了生态文明建设，国家对于绿色矿山建设的号召，促进了充填法在现代矿山建设中的推广应用。充填体的强度是评定充填法效果的重要因素，确定合理的充填体强度，不仅可以改善矿岩应力状态，保证采场稳定性，还能够降低生产成本，提高经济效益，因此，充填体性能测试研究是充填法研究的重点之一。目前，对充填体性能的测试手段主要为室内试验。然而，在实际工程中，影响充填体强度的因素多且复杂，搅拌环节、料浆输送、养护条件等因素会导致到达采场的充填料浆的状态与初始配比不同，最终对形成的充填体强度产生影响，室内试验制作的充填体试件，无法完全模拟现场充填体实际工程条件。
3.目前的充填体原位取样技术主要包括钻进取样、切割取样、无损取样、预埋式取样几类。钻进取样常常因为充填体强度低，所取样品发生折断，导致取样失败；切割取样的方式会对充填体造成扰动，从而破坏充填体结构，使得样品代表性差；无损取样技术避免了与充填体样品的直接接触，而是将样品剥离出来，一定程度上避免了充填体样品的结构破坏，但该方法取样时，样品会发生应力解除，导致测试结果与实际工程存在差异；预埋式取样采用预埋取样装置的手段，保证取样过程中样品始终与采场料浆联通，保持了样品的结构和应力状态的原始性，但需采用切割甚至爆破的方式将取样器与现场充填体分离，该过程也会对样品的完整性产生不良影响。
4.相关技术提供的原位取样装置存在取样装置部件之间发生粘接，样品抽出困难的问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种充填料浆原位取样装置，可以解决相关技术提供的原位取样装置存在取样装置部件之间发生粘接，样品抽出困难的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
7.一种充填料浆原位取样装置，所述装置包括：
8.取样本体，所述取样本体包括：
9.取样盒，所述取样盒无上下表面，用于盛装充填料浆；
10.外衬，包括首尾垂直相连的三个面，其中，朝向采场内部的一侧封闭，朝向采场外部的一侧开口，所述外衬通过所述开口套接在所述取样盒的外壁；
11.挤压固定机构，所述挤压固定机构包括外盖板和盖板内衬，所述盖板内衬用于盖合在所述取样盒的上表面和下表面，用于分隔取样盒与充填料浆，所述外盖板盖合在所述盖板内衬上；
12.支撑机构，用于支撑固定所述取样本体；
13.所述取样装置取样时包括以下步骤：
14.施工所述支撑机构：根据所述外衬长度布置支撑机构；
15.插入所述外衬：向所述支撑机构插入所述外衬，其中所述外衬开口侧朝向采场外侧；
16.插入所述取样盒：向所述外衬插入所述取样盒；
17.采场充填：充填时料浆流过所述取样盒不受限制，随着料浆流入，所述取样盒逐渐充满，通过所述取样盒出露在采场外侧的部分观察料浆的充满程度，直到采场外侧一端流满料浆；
18.插入盖板：待充填高度超过所述取样盒高度后，将所述盖板内衬插入所述外盖板，与所述外盖板紧密贴合，并完全覆盖所述取样盒。
19.取出取样盒：根据取样设计要求，在料浆初凝之前将所述取样盒抽出，以取得原位料浆。
20.在一种可选的实施例中，所述取样盒包括首尾相连的第一面、第二面、第三面与第四面；所述第一面、第二面、第三面与第四面形成盛装料浆的容纳空间。
21.在一种可选的实施例中，所述取样盒还包括防漏底板，所述防漏底板设置在所述取样盒朝向采场外侧一端的下表面。
22.在一种可选的实施例中，所述取样盒还包括侧梁，所述侧梁设置在所述第一面、所述第三面的上下两端，且垂直于所述第一面、所述第三面。
23.在一种可选的实施例中，所述侧梁向中部弯折3～5
°
。
24.在一种可选的实施例中，所述外盖板的两侧设置为内向卷曲结构，用于与所述取样盒的侧梁扣合。
25.在一种可选的实施例中，所述内向卷曲结构宽为30mm～40mm。
26.在一种可选的实施例中，所述内向卷曲结构的卷曲角度为240
°
～270
°
27.在一种可选的实施例中，所述支撑机构包括钢支架，所述钢支架包括顺次连接的第一支撑段、第二支撑段和阶梯段，所述第一支撑段用于与地面连接，所述阶梯段与所述取样本体连接。
28.在一种可选的实施例中，插入所述外衬步骤中，所述外衬伸出支撑机构200mm～250mm的长度；
29.插入所述取样盒步骤中，所述取样盒伸出支撑机构150mm～200mm的长度。
30.本发明实施例提供的装置至少具有以下有益效果：
31.本发明实施例提供的装置无需外力介入，一定程度上保证了料浆的原始应力状态，料浆更接近实际工程状态，代表性好；装置各部件采用双层分离式结构，解决了取样盒内部粘接或与充填体例如料浆发生粘接的问题。
附图说明
32.并入本文中并且构成说明书的部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起进一步用来对本公开的原理进行解释，并且使相关领域技术人员能够实施和使用本公开。
33.图1为本发明取样装置主体俯视图(有盖板)；
34.图2为本发明取样装置主体俯视图(无盖板)；
35.图3为图2中取样装置a-a截面；
36.图4为图2中取样装置b-b截面；
37.图5为挤压固定机构剖面图；
38.图6为支撑机构剖面图。
39.[附图标记]
[0040]
100、取样本体；1、取样盒；11、侧梁；2、外衬；3、挤压固定机构；31、外盖板；32、盖板内衬；4、支撑机构；41、第一支撑段；42、第二支撑段；42、阶梯段；5、膨胀螺栓；6、防漏底板。
[0041]
如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种建筑施工用警示效果好的护栏进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本发明进行具体的限定。
[0043]
需要指出的是，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等指示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。另外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例(无论是否明确描述)实现这种特征、结构或特性应在相关领域技术人员的知识范围内。
[0044]
通常，可以至少部分从上下文中的使用来理解术语。例如，至少部分取决于上下文，本文中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数意义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述复数意义的特征、结构或特性的组合。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达一组排他性的因素，而是可以替代地，至少部分地取决于上下文，允许存在不一定明确描述的其他因素。
[0045]
可以理解的是，本公开中的“在
……
上”、“在
……
之上”和“在
……
上方”的含义应当以最宽方式被解读，以使得“在
……
上”不仅表示“直接在”某物“上”而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义，并且“在
……
之上”或“在
……
上方”不仅表示“在”某物“之上”或“上方”的含义，而且还可以包括其“在”某物“之上”或“上方”且其间没有居间特征或层的含义。
[0046]
此外，诸如“在
…
之下”、“在
…
下方”、“下部”、“在
…
之上”、“上部”等空间相关术语在本文中为了描述方便可以用于描述一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系，如在附图中示出的。空间相关术语旨在涵盖除了在附图所描绘的取向之外的在设备使用或操作中的不同取向。设备可以以另外的方式被定向，并且本文中使用的空间相关描述词可以类似地被相应解释。
[0047]
如图1-图4所示，本发明实施例提供了一种充填料浆原位取样装置，其特征在于，装置包括
[0048]
取样本体100，取样本体100包括：
[0049]
取样盒1，取样盒1无上下表面，用于盛装充填料浆；
[0050]
外衬2，包括首尾垂直相连的三个面，其中，朝向采场内部的一侧封闭，朝向采场外部的一侧开口，外衬2通过开口套接在取样盒1的外壁；
[0051]
挤压固定机构3，挤压固定机构3包括外盖板31和盖板内衬32，盖板内衬32用于盖合在取样盒1的上表面和下表面，用于分隔取样盒1与充填料浆，外盖板31盖合在盖板内衬32上；
[0052]
支撑机构4，用于支撑固定取样本体100；
[0053]
取样装置取样时包括以下步骤：
[0054]
施工支撑机构4：根据外衬2长度，布置支撑机构4；
[0055]
插入外衬2：向支撑机构4插入外衬2，其中外衬2开口侧朝向采场外侧；
[0056]
插入取样盒1：向外衬2插入取样盒1；
[0057]
采场充填：充填时料浆流过取样盒1不受限制，随着料浆流入，取样盒1逐渐充满，通过取样盒1出露在采场外侧的部分观察料浆的充满程度，直到采场外侧一端流满料浆；
[0058]
插入盖板：待充填高度超过取样盒1高度后，将盖板内衬32插入外盖板31，与外盖板31紧密贴合，并完全覆盖取样盒1。
[0059]
取出取样盒1：根据取样设计要求，在料浆初凝之前将取样盒1抽出，以取得原位料浆。
[0060]
本发明实施例提供的装置至少具有以下有益效果：
[0061]
本发明实施例提供的装置无需外力介入，一定程度上保证了料浆的原始应力状态，料浆更接近实际工程状态，代表性好；装置各部件采用双层分离式结构，解决了取样盒1内部粘接或与充填体例如料浆发生粘接的问题。
[0062]
以下将通过可选的实施例进一步解释和描述本发明实施例提供的装置。
[0063]
需要说明的是，本发明实施例提供的取样盒1可以为正方体取样盒1，长方体取样盒1无上表面与下表面。
[0064]
取样盒1主要作用为盛装充填料浆，边长为100mm～150mm，示例的，边长可以为100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm等，加工长度为1m，采用薄壁钢板进行加工，钢板厚度为1mm～3mm，示例的，钢板厚度为1mm、2mm或3mm等。
[0065]
在一种可选的实施例中，取样盒1包括首尾相连的第一面、第二面、第三面与第四面；第一面、第二面、第三面与第四面形成盛装充填料浆的容纳空间。
[0066]
在一种可选的实施例中，取样盒1还包括防漏底板6，防漏底板6设置在取样盒1朝向采场外侧一端的下表面。
[0067]
取样盒1无上下表面，下表面在采场外侧一端焊接长度为200mm同规格防漏底板6。
[0068]
在一种可选的实施例中，取样盒1还包括侧梁11，侧梁11设置在第一面、第三面的上下两端，且垂直于第一面、第三面。
[0069]
在一种可选的实施例中，侧梁11向中部弯折3～5
°
。
[0070]
取样盒1左右两侧上下，即第一面、第三面的上下两端边沿均焊接宽度20mm～25mm同规格钢板作为侧梁11，示例的，侧梁11的宽度为20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm等，且侧梁11结构向中部折3
°
～5
°
示例的，侧梁11结构向中部折3
°
、4
°
、5
°
等。侧梁11内部进行抛
光处理，保证侧梁11内侧的光滑平整。
[0071]
本发明实施例提供的外衬2主要作用是将料浆与取样盒1分隔开，同时与挤压固定结构接触，防止取样盒1在充填体中发生粘接。外衬2截面尺寸为高95mm～145mm，示例的，外衬2高度为95mm、97mm、99mm、100mm、105mm、115mm、125mm、135mm、136mm、140mm、145mm等。外衬2宽105mm～155mm，示例的，外衬2宽为105mm、115mm、125mm、135mm、136mm、140mm、145mm、150mm、155mm等。需要说明的是，外衬2的高和款需要保证外衬2与取样盒1能顺利嵌合，外衬2采用薄壁钢板进行加工，钢板厚度1mm～3mm，示例的，可以为1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm等。根据取样设计要求，外衬2可截取不同长度。外衬2朝向采场内部的一侧相连，朝向采场外部的一侧完全开口，外衬2左右两侧上下均焊接宽度15mm～20mm同规格钢板作为梁，且梁结构垂直于侧壁。作为一种示例，外衬2的梁宽度可以为15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm等。
[0072]
如图5所示，挤压固定机构3主要作用是分隔取样盒1与料浆，防止取样盒1在充填体中发生粘接。挤压固定机构3包括外盖板31和盖板内衬32，盖板内衬32用于盖合在取样盒1的上表面和下表面，用于分隔取样盒1与充填料浆，外盖板31盖合在所述盖板内衬32上。
[0073]
需要说明的是，本发明实施例提供的取样盒1通过支撑机构4支撑在一定高度，取样盒1的上表面和下表面都需要设置挤压固定机构3以分隔取样盒1与充填料浆。因此，在取样盒1的上表面与下表面先设置盖板内衬32，再在盖板内衬32上盖合外盖板31。
[0074]
在一种可选的实施例中，外盖板31的两侧设置为内向卷曲结构，用于与取样盒1的侧梁11扣合。
[0075]
外盖板31主要作用是分隔充填料浆与盖板内衬32。外盖板31采用薄壁钢板制作，壁厚0.5mm～2mm，示例的，壁厚可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm等。宽220mm～270mm，示例的，宽可以为220mm、221mm、222mm、223mm、224mm、225mm、226mm、227mm等。其中左右两侧各设置两条宽为30mm～40mm的内向卷曲，卷曲角度240
°
～270
°
，保证其可以扣住外衬2的梁结构。加工长度超过外衬230mm～50mm，保证完全覆盖取样器和外衬2。
[0076]
在一种可选的实施例中，内向卷曲结构宽为30mm～40mm。
[0077]
外盖板31左右两侧各设置两条内向卷曲结构，示例的，内向卷曲结构宽可以为30mm、31mm、32mm、33mm、34mm、35mm、36mm、37mm、38mm、39mm、40mm等。
[0078]
在一种可选的实施例中，内向卷曲结构的卷曲角度为240
°
～270
°
[0079]
示例的，外盖板31左右两侧各设置两条内向卷曲结构的卷曲角度可以为240
°
、245
°
、250
°
、255
°
、260
°
、265
°
、270
°
等。
[0080]
在一种可选的实施例中，盖板内衬32主要作用是分隔取样盒1内的料浆与外盖板31。盖板内衬32采用薄壁钢板制作，壁厚0.5～2mm，示例的，示例的，壁厚可以为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm等。宽120mm～180mm，示例的，宽可以为120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm等。盖板内衬32的宽保证其可以插入外盖板31并与之紧密贴合。盖板内衬32加工长度超过外衬230mm～50mm，便于后续操作中样品的取出。
[0081]
如图6所示，在一种可选的实施例中，支撑机构4包括钢支架，钢支架包括顺次连接的第一支撑段41、第二支撑段42和阶梯段42，第一支撑段41用于与地面连接，阶梯段43与取样本体100连接。
[0082]
支撑机构4主要作用是支撑固定取样装置主体部分，并且控制取样高度。
[0083]
进一步地，第二支撑段42和阶梯段43采用厚度＞4mm的钢板制作成。第二支撑段42长度为80mm～120mm，示例的，可以为80mm、90mm、100mm、110mm、120mm等。阶梯段长度40mm～45mm，示例的，可以为40mm、41mm、42mm、43mm、44mm、45mm等。保证外衬2和外盖板31能在其中顺利滑动。
[0084]
第一支撑段41包括长边支撑段和短边支撑段，长边支撑段的长度为1m～2m，示例的，可以为1m、1.5m、2m。短边支撑段长度为100mm～200mm，示例的，短边支撑段长度可以为100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm、200mm等。
[0085]
本发明实施例提供的支撑机构4还包括膨胀螺栓5，膨胀螺栓5选用m20～m30规格，长度300mm～400mm。
[0086]
在一种可选的实施例中，插入外衬2步骤中，外衬2伸出支撑机构4200mm～250mm的长度；
[0087]
插入取样盒1步骤中，取样盒1伸出支撑机构4150mm～200mm的长度。
[0088]
进一步地，取样装置取样时包括以下步骤：
[0089]
平整场地，清理浮渣，尽量保证底板平整，坚固；根据充填进路尺寸，确定取样深度及取样类型。
[0090]
施工钢支架：钢支架成对布置，每一对钢支架之间的最小距离与外衬2宽度相同。根据外衬2长度，每隔1～5m布置一对钢支架，钢支架在长度方向上应沿直线布置，不允许出现弯折现象。采用膨胀螺栓5将其架设短支撑段固定在底板上。
[0091]
插入外衬2：外衬2开口侧朝向采场外侧，插入钢支架第一支撑段41并焊接，保证外衬2处于水平状态。布置时外衬2伸出充填挡墙200～250mm的长度。
[0092]
插入取样盒1。取样盒1带有防漏底板6一侧朝向采场外侧，利用侧梁11结构滑入外衬2中。布置时取样盒1伸出充填挡墙150～200mm的长度，保证防漏底板6不伸出充填挡墙。
[0093]
采场充填：充填时料浆流过取样盒1不受限制，随着充填料浆流入，取样盒1逐渐充满，通过取样盒1出露在采场外侧的部分观察料浆的充满程度，直到采场外侧一端流满料浆。
[0094]
插入盖板：待充填高度超过取样盒1高度后，将盖板内衬32插入外盖板31，与之紧密贴合，然后利用外盖板31弯曲部分扣住外衬2的梁结构，同时缓慢推入直至完全覆盖取样盒1。
[0095]
取出取样盒1：根据取样设计要求，可在料浆初凝之前将内套管抽出，以取得原位料浆。也可进行原位养护，在对应养护时间下取出样品。需注意取出样品时，将取样盒1连同盖板内衬32一同抽出，即可获得原位充填体样品。
[0096]
通过本发明实施例提供的装置与方法可以解决充填料浆现场取样难度大，施工复杂，取样成功率低；样品代表性较差；料浆取样装置内部粘接的问题。
[0097]
本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。另外，为了避免对本发明的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件和电路等。
[0098]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以
通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读取存储介质中，如：rom/ram、磁碟、光盘等。
[0099]
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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。