[實(shí)用新型]三維多功能相似材料煤層開(kāi)采模擬試驗(yàn)臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520296635.0
• 申請(qǐng)日: 2015-05-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204556619U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙兵朝;劉樟榮;同超;劉賓;劉飛;王守印;王春龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/22
• 分類號(hào): G01N33/22
• 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)用新型屬于采礦及巖土工程相似材料模擬試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三維多功能相似材料煤層開(kāi)采模擬試驗(yàn)臺(tái)。

背景技術(shù)

相似材料模擬是采礦工程和巖土工程的主要試驗(yàn)研究方法，可用于模擬再現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)煤層開(kāi)采開(kāi)挖實(shí)況，并觀測(cè)該條件下的圍巖應(yīng)力、應(yīng)變與位移。相似材料模擬試驗(yàn)簡(jiǎn)單易行、形象直觀，可以根據(jù)不同的開(kāi)采方案進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)研究采動(dòng)過(guò)程的巖層運(yùn)移、斷裂規(guī)律具有顯著的優(yōu)勢(shì)，在采礦工程問(wèn)題研究過(guò)程中占據(jù)著不可替代的重要地位。因此，許多高等院校和科研單位的試驗(yàn)室都已普遍建有相似材料模擬試驗(yàn)裝置。目前，相似材料模擬試驗(yàn)裝置分為二維相似材料模擬試驗(yàn)裝置和三維相似材料模擬試驗(yàn)裝置兩大類。

現(xiàn)有的三維相似模擬試驗(yàn)裝置主要存在以下問(wèn)題和不足：1、體型龐大笨重，結(jié)構(gòu)不盡合理，機(jī)構(gòu)冗雜，妨礙試驗(yàn)操作和觀測(cè)，且固定式的焊接結(jié)構(gòu)限制了其不可按照試驗(yàn)需要隨時(shí)進(jìn)行快速組裝或拆卸，一旦建成便難以拆卸和挪移，長(zhǎng)期占用大量寶貴的實(shí)驗(yàn)室空間資源；2、由于圍護(hù)板不可拆卸，新鋪裝的相似材料晾干時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致試驗(yàn)周期長(zhǎng)、試驗(yàn)效率低；3、模擬煤層開(kāi)采的勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)相似模擬材料模型擾動(dòng)大，難以科學(xué)地模擬煤層的采出，特別是難以在不破壞相似模擬材料模型邊界的前提下實(shí)現(xiàn)模擬開(kāi)挖煤層；4、受試驗(yàn)裝置尺寸的限制，不適用于模擬大埋深煤層開(kāi)采。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種三維多功能相似材料煤層開(kāi)采模擬試驗(yàn)臺(tái)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便且成本低，操作簡(jiǎn)便，能夠按照實(shí)驗(yàn)需要隨時(shí)進(jìn)行快速組裝或拆卸，容易控制，適應(yīng)性強(qiáng)，提高了實(shí)驗(yàn)效率。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種三維多功能相似材料煤層開(kāi)采模擬試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：包括矩形的柵格底板、設(shè)置在柵格底板底部的升降式支撐機(jī)構(gòu)和通過(guò)升降式連接組件可升降連接在柵格底板上多個(gè)柵格位置處的多塊圓角矩形的托板，以及可拆卸連接在柵格底板上長(zhǎng)邊兩側(cè)邊沿處的多層長(zhǎng)邊圍護(hù)板和可拆卸連接在柵格底板上短邊兩側(cè)邊沿處的多層短邊圍護(hù)板，每層所述長(zhǎng)邊圍護(hù)板和短邊圍護(hù)板中相鄰的兩個(gè)長(zhǎng)邊圍護(hù)板和短邊圍護(hù)板固定連接，多塊托板位于由多層長(zhǎng)邊圍護(hù)板和多層短邊圍護(hù)板圍成的立方體空腔內(nèi)底部；所述升降式連接組件包括分別設(shè)置在托板四角下部的四組托板四角升降組件和設(shè)置在托板中心下部的托板中心升降組件，所述托板四角升降組件包括下部穿到柵格底板底部的托板四角升降柱、連接在托板四角升降柱頂部的托板四角球鉸接頭和套裝在托板四角升降柱下部且位于柵格底板底部的托板四角升降柱套筒，所述托板四角升降柱套筒上連接有用于固定托板四角升降柱在托板四角升降柱套筒內(nèi)的位置的托板四角升降柱緊固螺栓；所述托板中心升降組件包括螺紋連接在柵格底板上的托板中心升降螺桿、連接在托板中心升降螺桿頂部的托板中心球鉸接頭和連接在托板中心升降螺桿底部的托板中心升降旋鈕；所述柵格底板上設(shè)置有供托板四角升降柱穿過(guò)的托板四角升降柱插孔和用于螺紋連接中心升降螺桿的螺紋孔。

上述的三維多功能相似材料煤層開(kāi)采模擬試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：所述升降式支撐機(jī)構(gòu)包括分別布設(shè)在柵格底板四個(gè)角正下方的四個(gè)液壓缸和圍成矩形的用于固定連接四個(gè)液壓缸的四根液壓缸連接桿，所述柵格底板四個(gè)角的底部均設(shè)置有套裝在液壓缸的活塞桿上的活塞桿套筒。

上述的三維多功能相似材料煤層開(kāi)采模擬試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：所述長(zhǎng)邊圍護(hù)板的底部設(shè)置有長(zhǎng)邊圍護(hù)板插頭，所述柵格底板上長(zhǎng)邊兩側(cè)邊沿處均設(shè)置有供長(zhǎng)邊圍護(hù)板插頭插入的柵格底板長(zhǎng)邊圍護(hù)板插孔，所述長(zhǎng)邊圍護(hù)板的頂部設(shè)置有供長(zhǎng)邊圍護(hù)板插頭插入的圍護(hù)板長(zhǎng)邊圍護(hù)板插孔；所述短邊圍護(hù)板的底部設(shè)置有短邊圍護(hù)板插頭，所述柵格底板上短邊兩側(cè)邊沿處均設(shè)置有供短邊圍護(hù)板插頭插入的柵格底板短邊圍護(hù)板插孔，所述短邊圍護(hù)板的頂部設(shè)置有供短邊圍護(hù)板插頭插入的圍護(hù)板短邊圍護(hù)板插孔。

上述的三維多功能相似材料煤層開(kāi)采模擬試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：每層所述長(zhǎng)邊圍護(hù)板和短邊圍護(hù)板中相鄰的兩個(gè)長(zhǎng)邊圍護(hù)板和短邊圍護(hù)板通過(guò)圍護(hù)板緊固螺栓固定連接。

上述的三維多功能相似材料煤層開(kāi)采模擬試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：所述長(zhǎng)邊圍護(hù)板的外側(cè)面上設(shè)置有長(zhǎng)邊圍護(hù)板摳手，所述短邊圍護(hù)板的外側(cè)面上設(shè)置有短邊圍護(hù)板摳手。

上述的三維多功能相似材料煤層開(kāi)采模擬試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：所述托板四角球鉸接頭和托板中心球鉸接頭的結(jié)構(gòu)相同且均包括球鉸接上外殼和通過(guò)球鉸接螺栓與球鉸接上外殼連接的球鉸接下外殼，以及連接在由球鉸接上外殼和球鉸接下外殼圍成的球形空腔內(nèi)的鉸接球，所述球鉸接上外殼和球鉸接下外殼圍成的球形空腔內(nèi)設(shè)置有滾珠。