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
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及膏體充填監(jiān)測技術領域，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】
[0002]膏體是一種或者多種材料與膠凝劑復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?shù)V石開采完之后，充填之前一般要建設充填擋墻，充填之初流動的膏體料使得擋墻失穩(wěn)是一個潛在危險，其后果非常嚴重，可能造成人員和財產(chǎn)巨大損失。擋墻的穩(wěn)定性是膏體充填安全實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)驗制作擋墻，而較少考慮自身充填的實際情況。這樣就會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)護一定時間，具有一定力學穩(wěn)定性，再進行剩余部分采場連續(xù)充填。但在實際充填中，由于膏體料的自身硬化、以及與圍巖的拱效應作用，擋墻壓力也許要小于預測值。如果可以精確判定擋墻充填時的實際壓力，將分階段充填改為連續(xù)充填，同時也能保證擋墻的安全性，則可縮短充填時間；比如國外某礦由分階段充填改為連續(xù)充填，充填時間縮短約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)實驗相比)，養(yǎng)護溫度、濕度等因素的變化，室內(nèi)實驗配比強度值與井下采場強度值也許并不相同。直接在井下采場取充填體測強度成本高、難度大，可行性較差。膏體料的力學性能主要依賴于水泥水化反應，因此，膏體的力學性能可以通過膏體內(nèi)部化學反應監(jiān)測以及水力特性演化進行預判。這樣，就可以對實際充填采場膏體料的力學性能與室內(nèi)實驗進行對比分析，為礦山管理者及時調(diào)整材料配比、節(jié)約充填成本、設計更加安全可靠的充填體具有重要指導意義。
[0004]綜上，對于膏體料養(yǎng)護過程以及充填過程中擋墻壓力等進行實時監(jiān)測非常重要。但是，目前對于該方面的研宄或報道較少。本實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。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術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、基質吸力、電導率傳感器等)、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；防水集線管包裹于各個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)絡巷道內(nèi)，與傳感器連接；電腦在需要采集數(shù)據(jù)時，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。根據(jù)采場監(jiān)測點的高度以及監(jiān)測位置不同，進行不同的支架固定裝置設計。
[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性(坍落度和屈服應力)綜合而定。采場傳感器固定裝置主要是防止膏體料流動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)、基質吸力傳感器(比如MPS-2傳感器)、電導率傳感器(比如5TE傳感器)等。其中溫度傳感器主要監(jiān)測膏體料養(yǎng)護過程中由于熱傳遞、水化反應造成的溫度變化；含水率、孔隙水壓力傳感器綜合判定膏體對擋墻壓力情況，為設計合理擋墻結構提供依據(jù)；基質吸力傳感器實際上是負孔隙水壓力，可以較好的表征膏體力學性能，間接對膏體料在采場養(yǎng)護過程中的強度進行預判；電導率傳感器可以較好的反應膏體料內(nèi)部離子濃度，對膏體養(yǎng)護過程中水化反應過程可以較好的監(jiān)測。上述描述綜合構成了采場膏體料熱-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發(fā)生位移為原則。
[0010]擋墻多場性能監(jiān)測裝置為架設在角鋼上的粗鐵絲網(wǎng)，角鋼架設在擋墻上，主要對擋墻部分多場性能進行監(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)量選擇一個或者多個數(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；同時將監(jiān)測位置控制支架固定于擋墻內(nèi)側。
[0016](2)制作金屬固定框，將有關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，穿過擋墻，與聯(lián)絡巷道內(nèi)的數(shù)據(jù)收集器連接。
[0018](4)開始充填時，開啟數(shù)據(jù)收集器，對相應監(jiān)測數(shù)據(jù)進行收集。
[0019](5)數(shù)據(jù)收集完畢，采用電腦對數(shù)據(jù)進行下載，并進行數(shù)據(jù)處理和分析。
[0020]本實用新型的上述技術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、基質吸力、電導率等多場性能演化，同時還可對擋墻壓力進行監(jiān)測，為膏體充填安全、經(jīng)濟運行提供依據(jù)。主要有以下幾個優(yōu)點: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，整個監(jiān)測過程采用數(shù)據(jù)收集器自動收集，最后通過電