一种不同压实程度矸石充填体应力波传播特性的测试装置的制作方法

本技术涉及矸石充填，具体涉及一种不同压实程度矸石充填体应力波传播特性的测试装置。

背景技术：

1、矸石充填采煤技术是在将地下煤炭资源采出的同时，将掘进矸石或洗选矸石进过破碎筛分加工后利用机械力或者其他方式充入采煤后方形成的采空区内，从而减少顶板与覆岩沉降的空间，进而有效的控制覆岩移动程度及对应地表的最大变形量。矸石充填采煤技术已经成为绿色矿区建设的重要技术手段，得到了大范围的推广应用。堆积在采空区内的矸石充填体会在覆岩移动的挤压作用下发生压缩变形，矸石充填体也反馈给覆岩移动一个反作用力，二者不断的耦合作用决定了覆岩移动的剧烈程度与活动轨迹，这是充填效果分析的核心问题，是热点研究课题之一。

2、对于采空区内矸石充填体变形量及变形过程的监测，目前还依靠在充填体内预先埋设数个弹性变形杆(一端固定在底板上，另一端固定在顶板上)进行全过程监控，变形杆有数据传输线连接到外部设备。顶板下沉压缩矸石充填体时，变形杆也发生变形，产生的电信号传递到外界，外部设备记录并换算得到该变形杆处的矸石充填体的变形量。

3、由于采空区的内部环境的极度复杂性及范围广大，其监测点布置数量不可能太多，无法大面积埋设变形杆，导致监测点分布代表性不足。因此，不少研究人员提出采用应力波物探的方法进行采空区内矸石充填体压实程度的探测，即在采空区边缘布置应力波发生器，并在其他边缘位置布置数十个乃至数百个应力波监测点，监测应力波通过压缩变形后的矸石充填体前后的应力波的参数变化，来判断分析整个采空区内矸石充填体的压实程度并绘制出云图。但不同压实程度矸石充填体的制备、及应力波在不同压实程度矸石充填体中的传播特性缺乏试验设备与数据支持，目前矸石充填体的压实装置为压实钢桶，没有布置和安装应力波发生器和接收器的合理位置，无法开展进行应力波在不同压实程度充填矸石充填体中的传播特性测试。

技术实现思路

1、针对现有技术矸石充填体的压实装置无法进行应力波传播特性测试的问题，本实用新型提供一种不同压实程度矸石充填体应力波传播特性的测试装置，不仅可以制备不同压实程度的矸石充填体，且具备应力波发生和接收装置，可用于测量应力波在不同压实程度中的矸石充填体的传播特性数据。

2、本实用新型提供一种不同压实程度矸石充填体应力波传播特性的测试装置，包括：承压扩散板，承压扩散板的下部设置有应力传递柱，应力传递柱的下部设置有压实平板，压实平板设置在压实箱中，压实平板与压实箱之间的封闭空间构成矸石样品物料仓，压实箱的一侧板上设置有应力波发生器，压实箱的对侧板上设置有应力波接收换能器，压实箱的底面设置有泄气孔。

3、进一步地，泄气孔设置在压实箱的底面中心位置，泄气孔的孔径设置为10mm-15mm。

4、进一步地，泄气孔内设置有3层钢丝网，钢丝网的孔径小于0.1mm，钢丝网通过点焊的方式与压实箱相连接。

5、进一步地，压实平板的外侧壁与压实箱的内侧壁之间设有密封垫圈，使矸石样品物料仓得密封效果更好。

6、进一步地，应力波发生器设置在压实箱的一侧板的中心位置，应力波接收换能器设置在压实箱的对侧板的中心位置，应力波发生器与应力波接收换能器的中心在一条轴线上，更方便接收信号。

7、进一步地，承压扩散板通过焊接的方式与应力传递柱相连接，应力传递柱通过焊接的方式与压实平板相连接，三者构成一个整体结构。

8、本实用新型的有益效果在于：可通过施加外部作用力，对长方体型的压实箱体内的矸石充填材料进行挤压，从而制备出某一压实程度的矸石充填体；之后，利用本装置一侧的应力波发生器产生一定强度的应力波，利用对侧位置的应力波接收换能器接收通过矸石充填体后的应力波信号；上述过程可以重复，通过改变外部作用力的大小，制备出与上述不同压实程度的矸石充填体，再测试该压实程度条件下应力波通过后的应力波信号。该装置可实现对不同压实程度条件下应力波通过矸石充填体的应力波传播特性信号的检测，从而为研究矸石充填体压实程度对应力波传播特性的影响提供实验原始数据。

技术特征：

1.一种不同压实程度矸石充填体应力波传播特性的测试装置，包括：承压扩散板，其特征在于，承压扩散板的下部设置有应力传递柱，应力传递柱的下部设置有压实平板，压实平板设置在压实箱中，压实平板与压实箱之间的封闭空间构成矸石样品物料仓，压实箱的一侧板上设置有应力波发生器，压实箱的对侧板上设置有应力波接收换能器，压实箱的底面设置有泄气孔。

2.根据权利要求1所述的不同压实程度矸石充填体应力波传播特性的测试装置，其特征在于，泄气孔设置在压实箱的底面中心位置，泄气孔的孔径设置为10mm-15mm。

3.根据权利要求1所述的不同压实程度矸石充填体应力波传播特性的测试装置，其特征在于，泄气孔内设置有3层钢丝网，钢丝网的孔径小于0.1mm，钢丝网通过点焊的方式与压实箱相连接。

4.根据权利要求1所述的不同压实程度矸石充填体应力波传播特性的测试装置，其特征在于，压实平板的外侧壁与压实箱的内侧壁之间设有密封垫圈。

5.根据权利要求1所述的不同压实程度矸石充填体应力波传播特性的测试装置，其特征在于，应力波发生器设置在压实箱的一侧板的中心位置，应力波接收换能器设置在压实箱的对侧板的中心位置，应力波发生器与应力波接收换能器的中心在一条轴线上。

6.根据权利要求1所述的不同压实程度矸石充填体应力波传播特性的测试装置，其特征在于，承压扩散板通过焊接的方式与应力传递柱相连接，应力传递柱通过焊接的方式与压实平板相连接。

技术总结
一种不同压实程度矸石充填体应力波传播特性的测试装置，涉及矸石充填技术领域，解决了现有技术矸石充填体的压实装置无法进行应力波传播特性测试的问题，包括：承压扩散板，承压扩散板的下部设置有应力传递柱，应力传递柱的下部设置有压实平板，压实平板设置在压实箱中，压实平板与压实箱之间的封闭空间构成矸石样品物料仓，压实箱的一侧板上设置有应力波发生器，压实箱的对侧板上设置有应力波接收换能器，压实箱的底面设置有泄气孔；可通过施加外部作用力，对长方体型的压实箱体内的矸石充填材料进行挤压，通过改变外部作用力的大小，制备出与上述不同压实程度的矸石充填体，再测试该压实程度条件下应力波通过后的应力波信号。

技术研发人员：刘志钧,安百富,刘丽,郝翔,刘媛媛,李强,侯俊敏
受保护的技术使用者：新汶矿业集团有限责任公司
技术研发日：20221202
技术公布日：2024/1/13