[實(shí)用新型]巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420543024.7
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN204064783U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?zhí)燔?/a>;魏文偉;于勝紅;任金虎;李偉;宋爽;張磊;成小雨;尚宏波;王乾;包若羽
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于煤礦巷道支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬裝置。

背景技術(shù)

我國許多礦井的開采深度已超過800米，在大采深條件下，巷道圍巖的應(yīng)力狀態(tài)已接近巖石強(qiáng)度極限，巷道穩(wěn)定性差，很容易因掘進(jìn)和開采擾動作用下而產(chǎn)生大的變形，研究巷道在擾動作用下的流變力學(xué)特性，建立巷道擾動理論，對深井軟巖支護(hù)具有重要的工程實(shí)用價值。由于煤礦巷道深埋地下的原因?qū)е卢F(xiàn)場試驗(yàn)無法進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬系統(tǒng)可以通過對各種工程的模擬和試驗(yàn)觀察，來研究工程圍巖的變形、移動和破壞等現(xiàn)象，分析支護(hù)方案對巷道的作用，從而對巷道支護(hù)提供試驗(yàn)依據(jù)。

現(xiàn)有巷道支護(hù)模擬實(shí)驗(yàn)臺，主要存在以下局限性，一是模型主要以平面應(yīng)變模型為主，而不能研究三維應(yīng)力均發(fā)生變化的研究對象；二是模型比例較小，這使得研究大比例巷道試驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)；三是模型不能研究巷道支護(hù)形式與支護(hù)參數(shù)等實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究；四是模型只能分開研究巷道的頂板、底板和兩幫進(jìn)行研究，不能對巷道整體的支護(hù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究；五是模型不能模擬巷道擾動的影響，煤礦巷道受采動影響明顯，現(xiàn)有試驗(yàn)臺主要對模擬裝置加載均布載荷，不能模擬沖擊和爆破擾動對巷道的影響。因此急需應(yīng)用相似模擬理論、礦山壓力與控制、結(jié)構(gòu)力學(xué)等相關(guān)學(xué)科知識，開發(fā)出一種結(jié)構(gòu)簡單的三維立體式巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)方便且成本低，模擬真實(shí)性高，能夠根據(jù)不同礦井的地質(zhì)情況真實(shí)模擬井下巷道的支護(hù)效果以及巷道在壓力作用下產(chǎn)生巷幫變形、底鼓的條件，并且能夠模擬出巷道在擾動作用下蠕變失穩(wěn)變形狀態(tài)，能夠用于優(yōu)化不同的支護(hù)方案。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬裝置，其特征在于：包括巷道支護(hù)模擬機(jī)構(gòu)、加壓傳力機(jī)構(gòu)和支護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，

所述巷道支護(hù)模擬機(jī)構(gòu)由巷道外形模擬機(jī)構(gòu)和支護(hù)模擬機(jī)構(gòu)組成，所述巷道外形模擬機(jī)構(gòu)包括橫截面為回字形的巷道模型箱和套裝在巷道模型箱中間通道內(nèi)的橫截面為方形的橡膠圈，所述巷道模型箱內(nèi)部填充有壓實(shí)的用于模擬巷道圍巖的相似模擬材料；所述支護(hù)模擬機(jī)構(gòu)包括用于卡合連接在橡膠圈內(nèi)部側(cè)壁上和頂面上的方形鋼網(wǎng)，以及用于固定連接在橡膠圈內(nèi)部側(cè)壁上、頂面上和底面上的多塊矩形鋼板，每塊所述矩形鋼板上均設(shè)置有多個用于安裝錨桿的錨桿孔；

所述加壓傳力機(jī)構(gòu)包括底座、側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)和軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)，以及用于為側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載側(cè)壓提供動力的側(cè)壓動力系統(tǒng)和用于為軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載軸壓提供動力的軸壓動力系統(tǒng)；所述側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在底座上且位于巷道模型箱左側(cè)的左立柱和位于巷道模型箱右側(cè)的右立柱，所述左立柱緊貼巷道模型箱設(shè)置，位于所述右立柱與巷道模型箱之間的底座上設(shè)置有緊貼右立柱的側(cè)向反力架，位于側(cè)向反力架與巷道模型箱之間的底座上設(shè)置有緊貼側(cè)向反力架和巷道模型箱的液壓鋼枕；所述軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)包括安裝在左立柱和右立柱頂部的軸向反力架，以及均勻吊裝在軸向反力架底部的四個液壓千斤頂、安裝在巷道模型箱頂部的傳力板和安裝在傳力板頂部的墊板，所述墊板頂部安裝有四個分別對應(yīng)位于四個液壓千斤頂正下方的傳力座；所述側(cè)壓動力系統(tǒng)包括第一液壓油箱和一端與第一液壓油箱連接的液壓鋼枕進(jìn)油管，所述液壓鋼枕進(jìn)油管的另一端與液壓鋼枕的油口連接，所述液壓鋼枕進(jìn)油管上從連接第一液壓油箱到液壓鋼枕的油口的方向依次連接有第一雙向油泵、第一換向閥和第一壓力計(jì)，位于第一換向閥和第一壓力計(jì)之間的一段液壓鋼枕進(jìn)油管上連接有接入第一液壓油箱的第一溢流管，所述第一溢流管上連接有第一溢流閥；所述軸壓動力系統(tǒng)包括第二液壓油箱和一端與第二液壓油箱連接的液壓千斤頂進(jìn)油總管，所述液壓千斤頂進(jìn)油總管的另一端通過第一同步閥連接有第一液壓千斤頂進(jìn)油支管和第二液壓千斤頂進(jìn)油支管，所述第一液壓千斤頂進(jìn)油支管上通過第二同步閥連接有兩條第二液壓千斤頂進(jìn)油分管，所述第二液壓千斤頂進(jìn)油支管上通過第三同步閥連接有兩條第二液壓千斤頂進(jìn)油分管，四條第二液壓千斤頂進(jìn)油分管分別對應(yīng)與四個液壓千斤頂?shù)挠涂谶B接，所述液壓千斤頂進(jìn)油總管上從連接第二液壓油箱到第一同步閥的方向依次連接有第二雙向油泵、第二換向閥和第二壓力計(jì)，位于第二換向閥和第二壓力計(jì)之間的一段液壓千斤頂進(jìn)油總管上連接有接入第二液壓油箱的第二溢流管，所述第二溢流管上連接有第二溢流閥；