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申请/专利权人：河北工程大学

摘要：本发明属于煤炭行业煤矸石充填开采技术领域，尤其涉及一种矸石充填推压捣实试验箱及矸石充填推压捣实方法。本发明提出的矸石充填推压捣实试验箱及矸石充填推压捣实方法主要提供矸石充填模拟实验过程中对矸石充填材料的充填、推捣和夯实的试验空间，用以辅助研究充填矸石材料的推实和固结成型特性，以及充填材料推压捣实之后的运动状态和充填体的承载能力等，不仅更真实的还原现场充填工作流程，而且为研究充填体的力学特性提供便利，为工业试验提供参考。

主权项：1.一种矸石充填推压捣实试验箱，其特征在于，试验箱包括螺丝紧固固定的底板22、前板23、后板24及左右侧板，前板23中部设置有圆形孔25；试验箱顶板由多块可拆卸钢条26组成，模拟采空区未下沉的顶板，可拆卸钢条26由螺栓27与左右侧板顶端固定连接；每块钢条均可拆卸以模拟采空区不同的放料和充填步距；试验箱内部设置有可前后移动的推压板28，推压板28中部设置有可穿过前板23中部圆形孔25的套筒29；千斤顶活塞杆通过套筒29与推压板28连接，方便千斤顶活塞杆的伸缩，实现对试验箱内部的充填物料的推压捣实作用；试验箱顶板靠近前板23部分不封闭，以供千斤顶活塞杆向外进行伸缩和上下移动。

全文数据：一种矸石充填推压捣实试验箱及矸石充填推压捣实方法技术领域本发明属于煤炭行业煤矸石充填开采技术领域，尤其涉及一种矸石充填推压捣实试验箱及矸石充填推压捣实方法。背景技术矸石充填技术已经成为一个主要的现代煤矿绿色开采技术，利用煤矿生产过程中废弃的矸石等固体废物进行井下采空区回填，不仅取得了显著的经济和社会效益，而且对于改善矿区生产生活环境、解决三下压煤等问题发挥了重要作用。在实际煤矿充填过程中，往往采用一种特殊的充填液压支架，将混合好的充填物料由液压支架后部输送机放料口放入采空区，然后利用夯实机构对采空区一侧的充填矸石进行推压捣实，减少充填矸石欠接顶量，增加矸石密实度和充填充实率，而充填矸石的密实度和充实率直接关系煤矿矸石充填的质量和效果。针对充填矸石密实度和充实率方面，目前研究成果较多，但大多数研究成果都是设计和利用压缩钢桶对充填矸石的轴向压缩特性进行试验研究，鲜有研究成果和文献资料是设计利用一种试验矸石充填装置对充填矸石进行横向推压，以在实验室中研究充填矸石的推实特性，也鲜有资料研究充填矸石经过推压之后的运动状态，以及充填矸石的固结成型性质等。因此，基于此思路，本发明提出了一种矸石充填推压捣实试验箱及矸石充填推压捣实方法。发明内容为了克服现有技术中存在的技术问题，提出了一种矸石充填推压捣实试验箱及矸石充填推压捣实方法，其适用于实验室中的煤矸石充填推压捣实相似模拟实验，能够对充填矸石进行横向推压，以在实验室中研究充填矸石的推实特性，并且可以研究充填矸石经过推压之后的运动状态，以及充填矸石的固结成型性质等。本发明提出的矸石充填推压捣实试验箱及矸石充填推压捣实方法主要提供矸石充填模拟实验过程中对矸石充填材料的充填、推捣和夯实的试验空间，用以辅助研究充填矸石材料的推实和固结成型特性，以及充填材料推压捣实之后的运动状态和充填体的承载能力等，不仅更真实的还原现场充填工作流程，而且为研究充填体的力学特性提供便利，为工业试验提供参考。本发明的一种矸石充填推压捣实试验箱，试验箱包括螺丝紧固固定的底板、前板、后板及左右侧板，前板中部设置有圆形孔；为了便于拆卸顶板，方便对箱体内部的物件进行维护维修，压实箱顶板由多块可拆卸钢条组成，模拟采空区未下沉的顶板，可拆卸钢条由螺栓与左右侧板顶端固定连接；压实箱内部设置有可前后移动的推压板，推压板中部设置有可穿过前板中部圆形孔的套筒；千斤顶活塞杆通过套筒与推压板连接，方便千斤顶活塞杆的伸缩，实现对箱体内部的充填物料的推压捣实作用；压实箱顶板靠近前板部分不封闭，以供千斤顶活塞杆向外进行伸缩和上下移动。可拆卸钢条为四条宽度40mm、厚度20mm的钢条，四条钢条可拆卸以模拟采空区不同的放料和充填步距，即一个可拆卸钢条模拟一个放料步距，从箱体后部到前部，每个可拆卸钢条上面依次刻有A、B、C、D四个字母表示它们的相互位置关系；每个钢条均可拆卸，利用压力机和相应压板，对横向推压后的充填物料进行轴向压缩，研究充填物料的轴向压缩力学性质。底板、前板、及左右侧板为厚10mm的钢板；为使千斤顶能提供足够的支撑力而不变形，后板为厚20mm的钢板；可拆卸钢条厚10mm，压实箱高270mm，内部空间高250mm。压实箱前板和后板的顶部个设置有提手。整个充填推实箱体的重量约为25kg，内外表面涂有一层暗灰色的漆。整个装置方正规则，棱角分明，牢固结实，可以承受20MPa以上的压力而不会变形损坏。本发明的矸石充填推压捣实试验箱的矸石充填推压捣实方法，操作过程为：以模拟两个放料和充填步距为例。先将箱体上部的四块可拆卸钢条拆卸掉C和D，然后将配比好的充填物料沿着钢条B的边缘再向下20mm处向箱体内部垂直倾倒，直到箱体内部的矸石物料堆积高度接近倾倒口处时停止，摇动千斤顶，使活塞杆慢慢伸出，伸进推实板上的套筒，推动推压板向箱体内部行进，将充填物料压缩至箱体后部，然后退回推压板，再次按上述方法放入物料，再次压缩，退回推压板，并拆卸箱体上部的A和B两条钢条，将提手拧入箱体上部的螺栓孔内，使其成为一个牢固的提手，然后把箱体抬到压力试验机上，对箱体内部的矸石物料进行轴向压缩，研究其压缩性质。本发明的矸石充填推压捣实试验箱，结构简化，加工方便，操作简单，节省成本，可以通过低成本的相似模拟试验掌握研究对象的性质和规律，节省了工业性试验的大量人力、物力、财力，时间成本以及减少了工业性试验结果的不确定性风险，经济适用效果较为显著。装置易携带，可改变相关参数设计，满足不同试验参数的要求。附图说明图1为本发明的矸石充填推压捣实试验箱的结构主视图图2为本发明的矸石充填推压捣实试验箱的结构右视图图3为本发明的矸石充填推压捣实试验箱的结构俯视图图中：22底板、23前板、24后板、25圆形孔、26可拆卸钢条、27螺栓、28推压板、29套筒。具体实施方式如图1-3所示，为本发明的矸石充填推压捣实试验箱的结构示意图。一种矸石充填推压捣实试验箱，试验箱包括螺丝紧固固定的底板22、前板23、后板24及左右侧板，前板23中部设置有圆形孔25；为了便于拆卸顶板，方便对箱体内部的物件进行维护维修，压实箱顶板由多块可拆卸钢条26组成，模拟采空区未下沉的顶板，可拆卸钢条26由螺栓27与左右侧板顶端固定连接；压实箱内部设置有可前后移动的推压板28，推压板28中部设置有可穿过前板23中部圆形孔25的套筒29；千斤顶活塞杆通过套筒29与推压板28连接，方便千斤顶活塞杆的伸缩，实现对箱体内部的充填物料的推压捣实作用；压实箱顶板靠近前板23部分不封闭，以供千斤顶活塞杆向外进行伸缩和上下移动。可拆卸钢条26为四条宽度40mm、厚度20mm的钢条，四条钢条可拆卸以模拟采空区不同的放料和充填步距，即一个可拆卸钢条26模拟一个放料步距，从箱体后部到前部，每个可拆卸钢条26上面依次刻有A、B、C、D四个字母表示它们的相互位置关系；每个钢条均可拆卸，利用压力机和相应压板，对横向推压后的充填物料进行轴向压缩，研究充填物料的轴向压缩力学性质。底板22、前板23、及左右侧板为厚10mm的钢板；为使千斤顶能提供足够的支撑力而不变形，后板24为厚20mm的钢板；可拆卸钢条26厚10mm，压实箱高270mm，内部空间高250mm。压实箱前板23和后板24的顶部个设置有提手。整个充填推实箱体的重量约为25kg，内外表面涂有一层暗灰色的漆。整个装置方正规则，棱角分明，牢固结实，可以承受20MPa以上的压力而不会变形损坏。本发明的矸石充填推压捣实试验箱的矸石充填推压捣实方法，其操作过程为：以模拟两个放料和充填步距为例。先将箱体上部的四块可拆卸钢条拆卸掉C和D，然后将配比好的充填物料沿着钢条B的边缘再向下20mm处向箱体内部垂直倾倒，直到箱体内部的矸石物料堆积高度接近倾倒口处时停止，摇动千斤顶，使活塞杆慢慢伸出，伸进推实板上的套筒，推动推压板向箱体内部行进，将充填物料压缩至箱体后部，然后退回推压板，再次按上述方法放入物料，再次压缩，退回推压板，并拆卸箱体上部的A和B两条钢条，将提手拧入箱体上部的螺栓孔内，使其成为一个牢固的提手，然后把箱体抬到压力试验机上，对箱体内部的矸石物料进行轴向压缩，研究其压缩性质。本发明的矸石充填推压捣实试验箱及矸石充填推压捣实方法，结构简化，加工方便，操作简单，节省成本，可以通过低成本的相似模拟试验掌握研究对象的性质和规律，节省了工业性试验的大量人力、物力、财力，时间成本以及减少了工业性试验结果的不确定性风险，经济适用效果较为显著。装置易携带，可改变相关参数设计，满足不同试验参数的要求。本发明提出的矸石充填推压捣实试验箱及矸石充填推压捣实方法主要提供矸石充填模拟实验过程中对矸石充填材料的充填、推捣和夯实的试验空间，用以辅助研究充填矸石材料的推实和固结成型特性，以及充填材料推压捣实之后的运动状态和充填体的承载能力等，不仅更真实的还原现场充填工作流程，而且为研究充填体的力学特性提供便利，为工业试验提供参考。

权利要求：1.一种矸石充填推压捣实试验箱，其特征在于，试验箱包括螺丝紧固固定的底板22、前板23、后板24及左右侧板，前板23中部设置有圆形孔25；压实箱顶板由多块可拆卸钢条26组成，模拟采空区未下沉的顶板，可拆卸钢条26由螺栓27与左右侧板顶端固定连接；压实箱内部设置有可前后移动的推压板28，推压板28中部设置有可穿过前板23中部圆形孔25的套筒29；千斤顶活塞杆通过套筒29与推压板28连接，方便千斤顶活塞杆的伸缩，实现对箱体内部的充填物料的推压捣实作用；压实箱顶板靠近前板23部分不封闭，以供千斤顶活塞杆向外进行伸缩和上下移动。2.根据权利要求1所述的一种矸石充填推压捣实试验箱，其特征在于，可拆卸钢条26为四条宽度40mm、厚度20mm的钢条，四条钢条可拆卸以模拟采空区不同的放料和充填步距，即一个可拆卸钢条26模拟一个放料步距，从箱体后部到前部，每个可拆卸钢条26上面依次刻有A、B、C、D四个字母表示它们的相互位置关系；每个钢条均可拆卸，利用压力机和相应压板，对横向推压后的充填物料进行轴向压缩，研究充填物料的轴向压缩力学性质。3.根据权利要求2所述的一种矸石充填推压捣实试验箱，其特征在于，底板22、前板23、及左右侧板为厚10mm的钢板；为使千斤顶能提供足够的支撑力而不变形，后板24为厚20mm的钢板；可拆卸钢条26厚10mm，压实箱高270mm，内部空间高250mm。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种矸石充填推压捣实试验箱，其特征在于，压实箱前板23和后板24的顶部个设置有提手。整个充填推实箱体的重量约为25kg，可承受20MPa以上的压力。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种矸石充填推压捣实试验箱的矸石充填推压捣实方法，其操作过程为：先将箱体上部的四块可拆卸钢条拆卸掉C和D，然后将配比好的充填物料沿着钢条B的边缘再向下20mm处向箱体内部垂直倾倒，直到箱体内部的矸石物料堆积高度接近倾倒口处时停止，摇动千斤顶，使活塞杆慢慢伸出，伸进推实板上的套筒，推动推压板向箱体内部行进，将充填物料压缩至箱体后部，然后退回推压板，再次按上述方法放入物料，再次压缩，退回推压板，并拆卸箱体上部的A和B两条钢条，将提手拧入箱体上部的螺栓孔内，使其成为一个牢固的提手，然后把箱体抬到压力试验机上，对箱体内部的矸石物料进行轴向压缩，研究其压缩性质。

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