采場膏體充填料熱-水-力-化多場性能監(jiān)測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及膏體充填監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種采場膏體充填料熱-水-力-化多場性能監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]膏體是一種或者多種材料與膠凝劑復(fù)合而成的牙膏狀高密度非牛頓懸浮液。膏體可以通過管道泵送或者自流輸送至井下。當(dāng)?shù)V石開采完之后，充填之前一般要建設(shè)充填擋墻，充填之初流動(dòng)的膏體料使得擋墻失穩(wěn)是一個(gè)潛在危險(xiǎn)，其后果非常嚴(yán)重，可能造成人員和財(cái)產(chǎn)巨大損失。擋墻的穩(wěn)定性是膏體充填安全實(shí)施不可分割的一部分，一般來說，人們都是利用其它礦山的工程經(jīng)驗(yàn)制作擋墻，而較少考慮自身充填的實(shí)際情況。這樣就會(huì)造成擋墻制作過于保守，或者擋墻失效。有的礦山為了確保擋墻的安全性，一般在一個(gè)中段分幾次充填，第一階段充填只有5?7m，待第一階段充填料養(yǎng)護(hù)一定時(shí)間，具有一定力學(xué)穩(wěn)定性，再進(jìn)行剩余部分采場連續(xù)充填。但在實(shí)際充填中，由于膏體料的自身硬化、以及與圍巖的拱效應(yīng)作用，擋墻壓力也許要小于預(yù)測值。如果可以精確判定擋墻充填時(shí)的實(shí)際壓力，將分階段充填改為連續(xù)充填，同時(shí)也能保證擋墻的安全性，則可縮短充填時(shí)間；比如國外某礦由分階段充填改為連續(xù)充填，充填時(shí)間縮短約20%。
[0003]此外，膏體料在采場內(nèi)的由于孔隙水滲流，充填料體積變大(與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)相比)，養(yǎng)護(hù)溫度、濕度等因素的變化，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)配比強(qiáng)度值與井下采場強(qiáng)度值也許并不相同。直接在井下采場取充填體測強(qiáng)度成本高、難度大，可行性較差。膏體料的力學(xué)性能主要依賴于水泥水化反應(yīng)，因此，膏體的力學(xué)性能可以通過膏體內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)監(jiān)測以及水力特性演化進(jìn)行預(yù)判。這樣，就可以對實(shí)際充填采場膏體料的力學(xué)性能與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比分析，為礦山管理者及時(shí)調(diào)整材料配比、節(jié)約充填成本、設(shè)計(jì)更加安全可靠的充填體具有重要指導(dǎo)意義。
[0004]綜上，對于膏體料養(yǎng)護(hù)過程以及充填過程中擋墻壓力等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測非常重要。但是，目前對于該方面的研宄或報(bào)道較少。本實(shí)用新型旨在提出一種采場膏體充填料熱-水-力-化多場性能監(jiān)測裝置及其使用方法，既可以用于膏體料內(nèi)部，也可以用于擋墻壓力監(jiān)測。為提高膏體充填采礦效率和安全提供參考。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種采場膏體充填料熱-水-力-化多場性能監(jiān)測裝置。
[0006]該裝置由監(jiān)測位置控制支架、采場傳感器固定裝置、傳感器(包括溫度、含水率、孔隙水壓力、基質(zhì)吸力、電導(dǎo)率傳感器等)、擋墻多場性能監(jiān)測裝置、防水集線管、數(shù)據(jù)收集器、電腦組成。其中，監(jiān)測位置控制支架位于采場內(nèi)部；采場傳感器固定裝置位于監(jiān)測位置控制支架上方；傳感器固定于采場傳感器固定裝置內(nèi)壁；擋墻多場性能監(jiān)測裝置固定于擋墻朝向采場一側(cè)；防水集線管包裹于各個(gè)傳感器的信號線外部，并延升至上一中段或穿過充填擋墻；數(shù)據(jù)收集器放置于上一中段或擋墻外部聯(lián)絡(luò)巷道內(nèi)，與傳感器連接；電腦在需要采集數(shù)據(jù)時(shí)，與數(shù)據(jù)收集器連接。
[0007]監(jiān)測位置控制支架采用固定混凝土底座與金屬支架共同組成，主要用來控制監(jiān)測點(diǎn)。根據(jù)采場監(jiān)測點(diǎn)的高度以及監(jiān)測位置不同，進(jìn)行不同的支架固定裝置設(shè)計(jì)。
[0008]采場傳感器固定裝置為網(wǎng)格狀的金屬礦，網(wǎng)格為正方形，網(wǎng)格邊長為2cm-10cm，具體尺寸根據(jù)膏體料的集料最大尺寸以及流動(dòng)性(坍落度和屈服應(yīng)力)綜合而定。采場傳感器固定裝置主要是防止膏體料流動(dòng)過程中對傳感器的破壞，使得傳感器失效。
[0009]傳感器可根據(jù)用途選擇一種或者多種，包括溫度傳感器(比如MPS-2傳感器)、含水率傳感器(比如5TE傳感器)、孔隙水壓力傳感器(比如總土壓力盒(TEPCs)或孔隙水壓力計(jì))、基質(zhì)吸力傳感器(比如MPS-2傳感器)、電導(dǎo)率傳感器(比如5TE傳感器)等。其中溫度傳感器主要監(jiān)測膏體料養(yǎng)護(hù)過程中由于熱傳遞、水化反應(yīng)造成的溫度變化；含水率、孔隙水壓力傳感器綜合判定膏體對擋墻壓力情況，為設(shè)計(jì)合理擋墻結(jié)構(gòu)提供依據(jù)；基質(zhì)吸力傳感器實(shí)際上是負(fù)孔隙水壓力，可以較好的表征膏體力學(xué)性能，間接對膏體料在采場養(yǎng)護(hù)過程中的強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)判；電導(dǎo)率傳感器可以較好的反應(yīng)膏體料內(nèi)部離子濃度，對膏體養(yǎng)護(hù)過程中水化反應(yīng)過程可以較好的監(jiān)測。上述描述綜合構(gòu)成了采場膏體料熱-水-力-化多場性能監(jiān)測，即THMC(熱-水-力-化)多場性能監(jiān)測。傳感器固定于傳感器固定裝置(金屬固定框)內(nèi)表面，固定方式相對較為靈活，以不損壞傳感器，使其在任何方向不會(huì)發(fā)生位移為原則。
[0010]擋墻多場性能監(jiān)測裝置為架設(shè)在角鋼上的粗鐵絲網(wǎng)，角鋼架設(shè)在擋墻上，主要對擋墻部分多場性能進(jìn)行監(jiān)測。各種傳感器固定于粗鐵絲網(wǎng)表面即可。
[0011]防水集線管，用來保護(hù)傳感器信號線，包裹于傳感器信號線外部，確保數(shù)據(jù)收集過程中，信號線不被損壞。
[0012]數(shù)據(jù)收集器，主要用來收集相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)傳感器兼容性、以及數(shù)量選擇一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)收集器。
[0013]電腦，需要根據(jù)傳感器和數(shù)據(jù)收集器要求，選擇合適的操作系統(tǒng)以及相關(guān)配置。主要用來對監(jiān)測數(shù)據(jù)下載和處理。
[0014]采用上述裝置進(jìn)行膏體監(jiān)測的具體方法為:
[0015](I)清理采場底部，制作混凝土固定平臺，用于固定監(jiān)測位置控制支架；同時(shí)將監(jiān)測位置控制支架固定于擋墻內(nèi)側(cè)。
[0016](2)制作金屬固定框，將有關(guān)傳感器采用采場傳感器固定裝置安裝于金屬固定框內(nèi)壁；將帶有傳感器的金屬固定框置于監(jiān)測位置控制支架上方，并進(jìn)行鐵絲緊固、采用焊條焊接。
[0017](3)傳感器信號線采用防水集線管保護(hù)，穿過擋墻，與聯(lián)絡(luò)巷道內(nèi)的數(shù)據(jù)收集器連接。
[0018](4)開始充填時(shí)，開啟數(shù)據(jù)收集器，對相應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。
[0019](5)數(shù)據(jù)收集完畢，采用電腦對數(shù)據(jù)進(jìn)行下載，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。
[0020]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0021]該方法能夠精確測量采場膏體料溫度、含水率、總孔隙水壓力、基質(zhì)吸力、電導(dǎo)率等多場性能演化，同時(shí)還可對擋墻壓力進(jìn)行監(jiān)測，為膏體充填安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供依據(jù)。主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):第一，適用于任何充填采場監(jiān)測，尤其適用于高濃度或者膏體充填料多場性能監(jiān)測；第二，整個(gè)監(jiān)測過程采用數(shù)據(jù)收集器自動(dòng)收集，最后通過電