[實(shí)用新型]褶曲構(gòu)造的形成模擬裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520152420.1
• 申請(qǐng)日: 2015-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN204594709U
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙同彬;程康康;張澤;王麗;郭偉耀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M99/00
• 分類號(hào): G01M99/00
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 申傳曉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種褶曲構(gòu)造的形成模擬裝置。

背景技術(shù)

地層中有相當(dāng)比例的煤炭資源賦存于褶皺地質(zhì)構(gòu)造之內(nèi)。煤炭資源的開發(fā)、利用會(huì)不可避免的受褶曲構(gòu)造的影響，很多具有開采價(jià)值的井田受褶曲構(gòu)造的控制，褶曲構(gòu)造附近常常發(fā)生沖擊礦壓，褶曲構(gòu)造又可影響煤體應(yīng)力強(qiáng)度及采礦工程穩(wěn)定性，從而給煤礦的開采帶來了一定的困難，這嚴(yán)重的制約著煤礦的安全、高效、健康發(fā)展。因而褶曲構(gòu)造的研究對(duì)煤礦的生產(chǎn)及安全具有很重要的實(shí)際意義，如：巷道合理設(shè)計(jì)，煤層的合理安全開采，煤礦防治沖擊地壓、煤與瓦斯突出等。然而對(duì)褶曲區(qū)應(yīng)力分布及穩(wěn)定性分析只在數(shù)值模擬上取得一定進(jìn)展，缺少相應(yīng)的模型試驗(yàn)來進(jìn)一步研究。

用模型試驗(yàn)研究圍巖變形以及支護(hù)對(duì)策已得到人們普遍認(rèn)可，國內(nèi)外也在巖土和采礦工程領(lǐng)域內(nèi)的模型實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)用上開展了許多工作，但對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造模型大都集中斷層模型上，而褶曲構(gòu)造模型涉及甚少。目前用于工程模擬的褶曲模型大都是直接鋪設(shè)成型，未涉及其形成過程，這與實(shí)際往往相差甚大。在褶曲構(gòu)造形成方面，石油及地質(zhì)領(lǐng)域?qū)Φ刭|(zhì)構(gòu)造演化過程的模型試驗(yàn)取得了一定的成果，能夠模擬地層變形的拉壓模型、平面剪拉模型、平面剪壓模型，可對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的受力及變形進(jìn)行量化數(shù)據(jù)和圖形采集。還有具有多功能復(fù)合力系驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)各種不同類型的驅(qū)動(dòng)力作用下的構(gòu)造變形，模型由二維拓展為三維。也有能夠進(jìn)行同沉積生長地層構(gòu)造變形模擬實(shí)驗(yàn)，可定量控制變形速率及沉積速率。但所做模型一般不用于進(jìn)行諸如巷道開挖或煤層開采等工程模擬，用地質(zhì)構(gòu)造試驗(yàn)平臺(tái)也不宜進(jìn)行工程的力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析。這顯然不能滿足實(shí)驗(yàn)室中對(duì)于復(fù)雜構(gòu)造煤層的巷道開挖、煤層開采等工程相似模擬及其穩(wěn)定性試驗(yàn)分析的研究。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供的一種褶曲構(gòu)造的形成模擬裝置，對(duì)所制備含褶曲煤層模型的力學(xué)試驗(yàn)分析，可為復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造煤層的巷道開挖及煤層開采提供對(duì)應(yīng)參數(shù)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型方案包括：

一種褶曲構(gòu)造的形成模擬裝置，其包括試驗(yàn)箱主體，其中，該試驗(yàn)箱主體的前端面設(shè)置有鋼化玻璃板，試驗(yàn)箱主體內(nèi)的兩側(cè)分別設(shè)置有能沿試驗(yàn)箱主體移動(dòng)的側(cè)推板，試驗(yàn)箱主體的頂部為開口；試驗(yàn)箱主體底部開設(shè)有兼做導(dǎo)軌的條形孔，試驗(yàn)箱主體底部配置有底部擋板，該底部擋板上布置有多個(gè)支撐螺柱，支撐螺柱穿入條形孔內(nèi)，并能在條形孔內(nèi)移動(dòng)，支撐螺柱的上端配置有底部弧形推板或底部平面推板；在褶曲構(gòu)造制備時(shí)，支撐螺柱的上端配置有底部弧形推板，兩個(gè)側(cè)推板在試驗(yàn)箱主體內(nèi)相向移動(dòng)，試驗(yàn)箱主體的頂部為開口處于空閑狀態(tài)；在模擬試驗(yàn)時(shí)，支撐螺柱的上端配置有底部平面推板，兩個(gè)側(cè)推板在試驗(yàn)箱主體內(nèi)相向移動(dòng)，開口內(nèi)布置有頂部承載板，頂部承載板與底板平面推板在試驗(yàn)箱主體內(nèi)相向移動(dòng)。

所述的形成模擬裝置，其中，上述試驗(yàn)箱主體的兩側(cè)分別設(shè)置有側(cè)面擋板，側(cè)面擋板與對(duì)應(yīng)的側(cè)推板之間均勻布置有多個(gè)傳力螺栓，側(cè)面擋板、側(cè)推板在與傳力螺栓相對(duì)應(yīng)處均設(shè)置有螺母，傳力螺栓穿入對(duì)應(yīng)的螺母中，每個(gè)傳力螺栓均配置有萬向滾珠，側(cè)推板隨傳力螺栓移動(dòng)。

所述的形成模擬裝置，其中，上述底部擋板上設(shè)置有條形槽，條形槽與條形孔相同，支撐螺柱穿過條形孔與條形槽到達(dá)指定位置后固定在底部擋板上。

所述的形成模擬裝置，其中，上述試驗(yàn)箱主體底部的橫向側(cè)邊與試驗(yàn)箱主體側(cè)面的縱向側(cè)邊上設(shè)置有刻度線，刻度線用于確定支撐螺柱的位置。

所述的形成模擬裝置，其中，每個(gè)傳力螺栓與支撐螺柱上均配置有單向卡扣。

本實(shí)用新型提供的一種褶曲構(gòu)造的形成模擬裝置，其結(jié)構(gòu)簡單合理，操作使用方便，易于維護(hù)，可以滿足含褶曲構(gòu)造煤層模型的各種力學(xué)試驗(yàn)的需要，其可進(jìn)行含褶曲煤層的構(gòu)造形成模擬試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)模型雙向擠壓及隆升的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，其位移及速率可達(dá)到精確控制，模型褶曲位置、褶曲個(gè)數(shù)及褶曲曲率也能得到準(zhǔn)確的控制；所制備模型還可承受一定強(qiáng)度，能進(jìn)行巷道開挖、煤層開采等工程模擬；利用本裝置亦可進(jìn)行模型巷道的各種復(fù)合加載試驗(yàn)，從而對(duì)巷道穩(wěn)定性做出有效地分析；不僅能對(duì)褶曲構(gòu)造形成機(jī)制和演化規(guī)律的提供相關(guān)參數(shù)，而且還在復(fù)雜煤層尤其含褶曲構(gòu)造煤層的巷道合理開挖及穩(wěn)定性分析方面提供更為精準(zhǔn)的參數(shù)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型中形成模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中鋪設(shè)材料有材料之形成模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型中褶曲構(gòu)造形成模擬之形成模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型中褶曲構(gòu)造模型加載之形成模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；