[實用新型]模擬巷道開挖與支護試驗裝置

無效

• 申請號: 200720038529.8
• 申請日: 2007-07-11
• 公開（公告）號: CN201059198Y
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 靖洪文;許國安;謝述新;陳坤福;李元海
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學洛陽龍門煤業有限公司
• 主分類號: E21D15/46
• 分類號: E21D15/46;E21D15/51
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 黃雪蘭

技術領域

本實用新型涉及模擬巷道開挖與支護試驗裝置，尤其適用于巷道礦壓與支護的試驗。

背景技術

為了弄清地下工程穩定控制機理，保證其長期穩定，需要通過相似模擬試驗來研究地下空間開挖與支護過程中，支護與圍巖的相互作用關系，合理支護參數等，是巷道支護中需要解決的一個重要問題。

巷道支護結構具有多種類型，如錨桿支護、砌碹、木材支架及金屬可縮性支架，一般要分別采用不同的模擬支護結構。這難免會給試驗增加難度和成本，而且在某些情況下，如只研究支護強度對圍巖的控制作用，而不管是何種具體的支護結構形式，在這種情況下，最簡單的模擬巷道支護形式是僅在特性上相似，而在結構上不同。目前采用連接液壓管的液壓囊作為模擬支架，利用液壓水柱或汞柱高來給定支架的支撐力，并可以調節支架的剛度及恒阻或增阻等特性，以流出的水量來計算巷道斷面的減少量。這種采用液壓囊的模擬方法較為簡單，但是由于液體密度較大，液壓囊作用于巷道頂板和底板的壓力存在較大的差異，無法準確模擬均布支護阻力和分區均布支護阻力。

實用新型內容

本實用新型的目的是根據已有技術中的不足之處，提供一種結構簡單，效果好的模擬巷道開挖與支護試驗裝置。

為實現上述目的，本實用新型的模擬巷道開挖與支護試驗裝置，它由設在圍巖模擬體內的氣囊，與氣囊相連接的充氣管和與充氣管相連接的內置液體的透明U形管構成，充氣管和透明U形管設在支架上，充氣管上依次設有氣壓表，充放氣口和控制閥門。

所述的氣囊與充氣管連接處設有管接頭；所述內置液體的透明U形管連接充氣管一端低，出口一端高。

有益效果：采用分區支護隔離部件和多個氣囊可以準確模擬各種分區均布支護阻力，并且根據各個氣囊的收縮量能分別得出巷道不同部位的變形量。由于氣體密度很小，氣囊各個部位的壓力值相等，它作用于巷道圍巖的支護阻力幾乎完全一致，因而可以準確模擬巷道均布支護和分區均布支護的情況。此外，通過氣囊內壓力的改變可以模擬巷道開挖(從模擬地應力降壓至零)、施加支護(從零壓升至模擬支護阻力)、支護結構的恒阻(恒定氣囊壓力)與增阻(氣囊壓力隨巷道圍巖的變形而增大)特性等。能真實模擬巷道的開挖與支護過程；能準確模擬不同強度的均布支護阻力；具有恒阻或增阻控制能力，能模擬相應的支護結構特性；整套裝置結構簡單，制作容易，費用低廉，使用可靠。

附圖說明

附圖是本實用新型結構示意圖。

圖中：1-氣囊，2-管接頭，3-氣壓表，4-充放氣口，5-控制閥門，6-充氣管，7-透明U形管，8-支架，9-固定架，10-圍巖模擬體。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的一個實施例作進一步的描述：

如圖所示，它主要由氣囊1，充氣管6和透明U形管7構成，氣囊1設在圍巖模擬體10內，氣囊1通過管接頭2與充氣管6相連接，充氣管6上依次設有氣壓表3，充放氣口4和控制閥門5。充氣管6上連接有內置液體的透明U形管7，透明U形管7連接充氣管6一端低，其開口的另一端高，充氣管6支撐在支架8上，透明U形管7通過固定架9固定在支架8上。

在深埋巷道開挖、破壞、支護平衡演化模型的實施過程中，采用本裝置模擬巷道開挖與支護，給巷道圍巖提供一個等效地應力和等效支護阻力。模型鋪設好后先開挖巷道，之后放入氣囊1，在向圍巖模擬體10加圍壓的同時往氣囊中1充入相同壓力的氣體，通過向圍巖模擬體10提供一個等效地應力來平衡地壓。當圍巖模擬體10內部應力分布穩定后，通過降低氣囊1中的壓力來模擬巷道的開挖過程。然后再往氣囊1中充入一定氣壓來模擬支護阻力。在長時間試驗過程中，可通過使氣壓控制部件中的液柱高差保持恒定或隨巷道變形而增長來分別模擬支護的恒阻或增阻特性，并以流出的水量或液面的變化來計算巷道斷面的收縮量。