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原文传递一种变角度散体充填材料试验装置

专利名称：	一种变角度散体充填材料试验装置
摘要：	本发明公开了一种变角度散体充填材料试验装置，该装置主要包括变角结构、压实箱体、底座三个部分。变角结构包括由导杆、齿插板、承压变角板构成的主动角度设定装置，以及由变角压头和夹持套块组成的从动角度施压装置两部分。底座下部与主动角度设定装置铰接，上部承载压实箱体，通过改变承压变角板在导杆上的位置来实现角度变换，并相应设置变角压头的角度，使变角压头始终与压实箱体贴合。本发明结构简单、操作方便，能够模拟不同倾角下的煤层在充填开采时矸石、风积沙、黄土等散体充填材料的承压力学特性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	李猛;张吉雄;孟国豪;周楠;黄鹏
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910241206.6
公开号：	CN109883838A
代理机构：	南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	张婷婷
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	221116 江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学科研院
主权项：	1.一种变角度散体充填材料试验装置，其特征在于，包括变角结构(1)、压实箱体(2)、底座(3)三个部分，所述变角结构包括主动角度设定装置(101)和从动角度施压装置(102)；所述主动角度设定装置(101)由导杆(4)、齿插板(5)、承压变角板(6)构成，所述从动角度施压装置(102)由夹持套块(7)、变角压头(8)组成；所述导杆(4)由主导杆、副导杆两个相同的杆状构件平行设置组成，所述杆状构件一端有圆形穿销孔(9)，中部有矩形断面的镂空，镂空处上下平面设有直齿条(10)；所述齿插板(5)为一长方体板，其中一端中部开口，开口宽度与承压变角板(6)宽度相同，未开口端与导杆(4)同宽且上下表面设有与导杆(4)的直齿条(10)啮合的直齿条；所述承压变角板(6)由上方的承压板(11)和下方的变角杆(12)通过螺栓(13)连接而成，所述变角杆(12)为截面呈直角半圆拱形的杆状构件，且螺栓(13)的中心与变角杆(12)的半圆部分圆心同轴；所述承压板(11)为顶部呈弧形凹槽的长方体板，弧形凹槽与变角杆(12)的半圆同直径，变角杆(12)的半圆部分贴合弧形凹槽旋转；所述承压板(11)的底部两端匹配插入齿插板(5)的开口中，通过导杆(4)与齿插板(5)的直齿条啮合将所述承压变角板(6)固定在两个导杆(4)之间；所述底座(3)为顶角带圆形穿销孔的“L”形直角板，底座(3)的顶角与导杆(4)铰接在一起，二者共同围绕销子作定轴转动；所述压实箱体(2)由上部开口的箱体及顶盖板组成，贴合放置在底座(3)上面；所述夹持套块(7)由中间去除1/4内切圆柱的长方体与圆柱形顶盖组成；所述变角压头(8)呈扇形且半径不大于所述内切圆柱的半径，变角压头(8)位于夹持套块(7)内部，两者对应开设有若干个方形穿销孔(14)，方形销子(15)穿过对应的方形穿销孔(14)将两者固定在压实箱体(2)的顶盖板上。 2.根据权利要求1所述的一种变角度散体充填材料试验装置，其特征在于，所述变角压头(8)为角度为135°的扇形体构件，所述扇形体右侧表面分布有0°～45°角度标注，分度值为5°，扇形体上左侧开设有6个方形穿销孔(14)，所述穿销孔(14)大小相同、平行于半径方向且中心都在同一个圆弧上，穿销孔从左至右角度分别为10°、20°、30°、40°、50°、85°。 3.根据权利要求1或2所述的一种变角度散体充填材料试验装置，其特征在于，所述夹持套块(7)的长方体上分布有6个方形穿销孔，所述方形穿销孔大小相同、平行于半径方向且中心都在同一个圆弧上，穿销孔从左至右角度分别为5°、45°、55°、65°、75°、85°。 4.根据权利要求1所述的一种变角度散体充填材料试验装置，其特征在于，所述压实箱体(2)为长方体，有效装料空间长×宽×高为250mm×200mm×200mm。 5.根据权利要求1所述的一种变角度散体充填材料试验装置，其特征在于，所述压实箱体(2)与顶盖板均采用厚20mm的Q235钢板的制成；压实箱体(2)内部放置矸石、风积沙、黄土等散体充填材料。 6.根据权利要求1至3任一所述的变角度散体充填材料试验装置的试验方法，其特征在于，对散体充填材料进行压实力学特性试验，模拟倾斜煤层充填开采后散体充填材料的承压力学性能，具体的试验步骤是： (1)将底座(3)与导杆(4)铰接在一起，放置在万能试验机试验台上，两个承压变角板(6)放置在两个导杆(4)之间，移动两个承压变角板(6)的位置，调整底座(3)的倾斜角度至待模拟地层倾角，从导杆(4)外侧插入齿插板(5)，固定住两个承压变角板(6)； (2)将压实箱体(2)放置在底座(3)上，紧靠底座(3)的下侧防止滑动，将散体充填材料装入箱体并预压平整，盖好顶盖板； (3)将夹持套块(7)安装在万能试验机压头上，变角压头(8)放置在夹持套块(7)开口中间，对变角压头(8)进行旋转，使其下端与压实箱体(2)的顶盖板贴合，用方形销子(15)对变角压头(8)进行固定； (4)启动万能试验机，设定试验机加载压力与加载速率，对试验材料进行压实，实时监测与记录加载过程中的压力与位移； (5)加载结束后，停止万能试验机，升起立柱，拆除顶盖板，更换试验材料，重复上述步骤进行下一组试验。
所属类别：	发明专利