【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，屬于固體廢棄物處置與礦山充填。
技術介紹
1、將磷石膏與水泥等膠凝材料混合制成充填材料回填至井下采空區，不僅可以實現采空區回填修復，保證井下安全生產，而且可以消耗大量磷石膏。但是由于磷石膏本身含有磷酸鹽、氟化物等污染物，導致磷石膏充填體在地下水淋溶、頂板壓力、環境溫度耦合作用下，污染物會隨著地下水逐漸遷移至周圍水體中對生態環境造成破壞。
2、磷石膏充填體中污染物的浸出特性評價多采用破壞性試驗，即將塊狀的充填體試件破碎成一定細度的粉末，然后加入酸性溶液或去離子水作為浸取劑，以機械振蕩方式強制有害元素從充填體中浸出。但在井下環境中充填體在短時間內遭到破壞同時受到劇烈振蕩的情況幾乎不可能發生，上述結果只能體現污染物的最大極限浸出濃度，并不是原位環境中的實際浸出濃度。開展現場原位實驗是確定污染物浸出濃度是否超出相關標準限值的最佳選擇，但現場原位實驗不可控因素多、實驗條件難以把控、安全性差，導致實驗無法正常開展，因此必須建立一套適用于采空區磷石膏充填體的原位浸出模擬裝置。
技術實現思路
1、本專利技術針對當前磷石膏充填體中污染物的浸出特性評價困難，評價結果不準確等問題，提出一種采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，淋溶浸出系統模擬磷石膏充填體試件所處井下淋溶環境實現原位浸出模擬；壓力系統對磷石膏充填體試件施加模擬壓力；溫度系統模擬磷石膏充填體試件所處井下高溫環境。本專利技術裝置模擬的原位浸出過程更貼近真實礦井環境，浸出液中測得的
2、本專利技術為解決其技術問題而采用的技術方案是：
3、一種采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，包括殼體、淋溶浸出系統、壓力系統、溫度系統，
4、所述淋溶浸出系統包括水箱5、第一套筒18、儲液箱28，所述儲液箱28設置在殼體正下方，所述第一套筒18通過套筒底座21固定設置在殼體的底板23上，第一套筒18位于儲液箱28正上方，第一套筒18的底部放置第一透水板，第一透水板上裝填磷石膏充填體試件20，磷石膏充填體試件20頂端放置第二透水板19，第二透水板19的頂端設置活動頂板，活動頂板滑設在第一套筒18內，水箱5固定設置在殼體頂端，水箱5位于第一套筒18的正上方，水箱5的排水口通過淋溶管15與第一套筒18頂部連通，第一套筒18底部通過浸出管25與儲液箱28連通；
5、所述壓力系統包括力矩電機1、滾珠絲杠推桿4、傳力活塞8、承壓板16和承壓墊塊17，所述力矩電機1固定設置在水箱5的頂端，力矩電機1的輸出端與滾珠絲杠推桿4連接，滾珠絲杠推桿4豎直向下穿過水箱5，滾珠絲杠推桿4的底端固定設置傳力活塞8，承壓墊塊17設置在活動頂板頂面，承壓板16固定設置在承壓墊塊17頂端，壓力系統工作時，傳力活塞8壓在承壓板16的中心；
6、所述溫度系統包括溫度傳感器14、加熱板支柱12和加熱板13，加熱板13通過加熱板支柱12固定設置在殼體內，溫度傳感器14設置在殼體內。
7、所述活動頂板上開設有入水口，淋溶管15的底端穿過入水口并延伸至第一套筒18內，套筒底座21上開設有豎向的出水口，浸出管25的頂端穿過出水口并延伸至第一套筒18內。
8、所述水箱5頂板的中心開設有第一中心通孔，水箱5底板的中心開設有第二中心通孔，第一中心通孔和第二中心通孔之間豎向固定設置有匹配的第二套筒，水箱5頂板與第二套筒的連接處以及水箱5底板與第二套筒的連接處均設置有密封圈30，滾珠絲杠推桿4豎直向下穿過第二套筒。
9、所述承壓板16開設有第一豎向通孔，承壓墊塊17開設有第二豎向通孔，淋溶管15依次向下穿過承壓板16的第一豎向通孔、承壓墊塊17的第二豎向通孔和活動頂板的入水口。
10、所述底板23上開設有第三豎向通孔，浸出管25的頂端依次向上穿過底板23的第三豎向通孔和套筒底座21的出水口。
11、所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，還包括計算機29，力矩電機1上設置有電機控制器2，水箱5的注水口設置有注水管6，注水管6上設置有第三電磁閥，淋溶管15上設置有第一電磁閥，滾珠絲杠推桿4與傳力活塞8之間設置有壓力盒7，浸出管25上設置有第二電磁閥26，所述電機控制器2、第三電磁閥、第一電磁閥、壓力盒7、溫度傳感器14、第二電磁閥26均與計算機信號連接形成智能控制系統。
12、所述力矩電機1通過電機支柱3固定設置在水箱5的頂端，殼體通過底柱27進行支撐。
13、所述套筒底座21通過固定裝置22固定設置在底板23上，第一套筒18的底端卡接在套筒底座21上。
14、所述殼體包括底板23、第一側壁9、第二側壁10、第三側壁11和隔板24，底板23上固定設置有依次連接的第一側壁9、第二側壁10、第三側壁11，第一側壁9的第一側端與第二側壁10的第一側端垂直相交，第二側壁10的第二側端與第三側壁11的第一側端垂直相交，第一側壁的第二側端豎向開設有第一滑槽，第三側壁的第二側端豎向開設有第二滑槽，底板23上開設有水平凹槽，隔板24滑設在第一滑槽和第二滑槽內形成殼體的第四側壁，隔板24滑至最低處時，隔板24的底端插設至水平凹槽內；
15、所述加熱板13通過加熱板支柱12固定設置在第一側壁9和第三側壁11上，溫度傳感器14固定設置在第二側壁10上。
16、優選的，所述水箱5的側壁設置有第一視窗，隔板24上設置有第二視窗。
17、基于采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置的模擬方法，具體步驟如下：
18、1）第一套筒內填充磷石膏充填體試件，水箱內裝入礦井水；
19、2）通過淋溶管將水箱內的礦井水以預定流速引流至第一套筒內，礦井水通過第二透水板均勻向下流實現對磷石膏充填體試件上表面進行淋溶，礦井水流經磷石膏充填體試件對磷石膏充填體試件中污染物進行預設流速的原位浸出，浸出液穿過第一透水板后經浸出管以預定流速排至儲液箱內，設定礦井水引流的預定流速和浸出液排出的預定流速以實現第一套筒內礦井水的穩定流動，通過調整礦井水引流的預定流速和浸出液排出的預定流速調整磷石膏充填體試件中污染物的原位浸出時間以還原磷石膏充填體淋溶的真實環境浸出時間；
20、3）力矩電機輸出的扭矩通過滾珠絲杠推桿轉變為豎直向下的預設壓力施加至傳力活塞，傳力活塞將壓力傳遞至承壓板，承壓板將壓力均勻施加至承壓墊塊，承壓墊塊通過活動頂板和第二透水板將力傳遞至磷石膏充填體試件，以實現預設壓力下淋溶原位浸出實驗；通過改變力矩電機輸出的扭矩調整磷石膏充填體試件淋溶原位浸出的壓力以還原真實環境淋溶浸出時磷石膏充填體承受的壓力；
21、4）溫度系統的加熱板對殼體內的密閉空間進行加熱，并通過溫度傳感器實時監測殼體內部密閉空間的溫度，以還原真實環境淋溶浸出時磷石膏充填體的溫度；
22、5）調整礦井水引流的預定流速和浸出液排出的預定流速，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：包括殼體、淋溶浸出系統、壓力系統、溫度系統，
2.根據權利要求1所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：所述活動頂板上開設有入水口，淋溶管（15）的底端穿過入水口并延伸至第一套筒（18）內，套筒底座（21）上開設有豎向的出水口，浸出管（25）的頂端穿過出水口并延伸至第一套筒（18）內。
3.根據權利要求1所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：所述水箱（5）頂板的中心開設有第一中心通孔，水箱（5）底板的中心開設有第二中心通孔，第一中心通孔和第二中心通孔之間豎向固定設置有匹配的第二套筒，水箱（5）頂板與第二套筒的連接處以及水箱（5）底板與第二套筒的連接處均設置有密封圈（30），滾珠絲杠推桿（4）豎直向下穿過第二套筒。
4.根據權利要求2所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：所述承壓板（16）開設有第一豎向通孔，承壓墊塊（17）開設有第二豎向通孔，淋溶管（15）依次向下穿過承壓板（16）的第一豎向通孔、承壓墊塊（17）的第二豎向通孔和活動頂板的入水口。p>
5.根據權利要求2所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：底板（23）上開設有第三豎向通孔，浸出管（25）的頂端依次向上穿過底板（23）的第三豎向通孔和套筒底座（21）的出水口。
6.根據權利要求1所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：還包括計算機（29），力矩電機（1）上設置有電機控制器（2），水箱（5）的注水口設置有注水管（6），注水管（6）上設置有第三電磁閥，淋溶管（15）上設置有第一電磁閥，滾珠絲杠推桿（4）與傳力活塞（8）之間設置有壓力盒（7），浸出管（25）上設置有第二電磁閥（26），所述電機控制器（2）、第三電磁閥、第一電磁閥、壓力盒（7）、溫度傳感器（14）、第二電磁閥（26）均與計算機信號連接形成智能控制系統。
7.根據權利要求1所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：力矩電機（1）通過電機支柱（3）固定設置在水箱（5）的頂端，殼體通過底柱（27）進行支撐。
8.根據權利要求1所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：套筒底座（21）通過固定裝置（22）固定設置在底板（23）上，第一套筒（18）的底端卡接在套筒底座（21）上。
9.根據權利要求1所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：所述殼體包括底板（23）、第一側壁（9）、第二側壁（10）、第三側壁（11）和隔板（24），底板（23）上固定設置有依次連接的第一側壁（9）、第二側壁（10）、第三側壁（11），第一側壁（9）的第一側端與第二側壁（10）的第一側端垂直相交，第二側壁（10）的第二側端與第三側壁（11）的第一側端垂直相交，第一側壁的第二側端豎向開設有第一滑槽，第三側壁的第二側端豎向開設有第二滑槽，底板（23）上開設有水平凹槽，隔板（24）滑設在第一滑槽和第二滑槽內形成殼體的第四側壁，隔板（24）滑至最低處時，隔板（24）的底端插設至水平凹槽內；
10.基于權利要求1~9任一項所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置的模擬方法，具體步驟如下：
...【技術特征摘要】
1.一種采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：包括殼體、淋溶浸出系統、壓力系統、溫度系統，
2.根據權利要求1所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：所述活動頂板上開設有入水口，淋溶管（15）的底端穿過入水口并延伸至第一套筒（18）內，套筒底座（21）上開設有豎向的出水口，浸出管（25）的頂端穿過出水口并延伸至第一套筒（18）內。
3.根據權利要求1所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：所述水箱（5）頂板的中心開設有第一中心通孔，水箱（5）底板的中心開設有第二中心通孔，第一中心通孔和第二中心通孔之間豎向固定設置有匹配的第二套筒，水箱（5）頂板與第二套筒的連接處以及水箱（5）底板與第二套筒的連接處均設置有密封圈（30），滾珠絲杠推桿（4）豎直向下穿過第二套筒。
4.根據權利要求2所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：所述承壓板（16）開設有第一豎向通孔，承壓墊塊（17）開設有第二豎向通孔，淋溶管（15）依次向下穿過承壓板（16）的第一豎向通孔、承壓墊塊（17）的第二豎向通孔和活動頂板的入水口。
5.根據權利要求2所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：底板（23）上開設有第三豎向通孔，浸出管（25）的頂端依次向上穿過底板（23）的第三豎向通孔和套筒底座（21）的出水口。
6.根據權利要求1所述采空區磷石膏充填體原位浸出模擬裝置，其特征在于：還包括計算機（29），力矩電機（1）上設置有電機控制器（2），水箱（5）的注水口設置有注水管（6），注水管...
【專利技術屬性】
技術研發人員：姜關照，趙亮亮，吳順川，李妍，何顏多泰，程海勇，李紅，張文瀚，柯嚴俊，李磊，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發明
國別省市：
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