[發(fā)明專利]一種液壓支架與圍巖耦合及自動監(jiān)測控制相似模擬實驗架子及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610020467.1
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105571886B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉闖;李化敏;蔣東杰;張群磊;李回貴;馮軍發(fā)
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種液壓支架與圍巖耦合及自動監(jiān)測控制相似模擬實驗架子，其包括模擬實驗架子、乳化液泵站、中央控制臺、液壓升降支架和絞車，其特征在于，所述的液壓升降支架的底端設(shè)置有滾輪，所述模擬實驗架子上設(shè)置有滑道，所述滾輪在所述滑道上滾動，所述滾輪與所述絞車上的滾筒采用鋼絲繩連接，所述乳化液泵站為所述液壓升降支架提供油路，并驅(qū)動所述液壓升降支架的升降，所述中央控制臺分別連接所述乳化液泵站和絞車，所述中央控制臺分別控制所述乳化液泵站和絞車的動作；

其中，所述液壓升降支架包括頂梁、液壓立柱、下支撐座、滾輪、液壓桿、滾輪支架、鉸接桿一、鉸接支座和鉸接桿二，其中，所述的頂梁的一端與所述鉸接支座的一端采用銷軸可轉(zhuǎn)動鉸接設(shè)置，所述頂梁還與所述液壓桿的上端可轉(zhuǎn)動鉸接設(shè)置，所述鉸接支座的另一端與所述鉸接桿二的上端可轉(zhuǎn)動鉸接設(shè)置，所述鉸接桿二的下端與所述下支撐座的一端可轉(zhuǎn)動鉸接設(shè)置，所述鉸接支座與所述下支撐座之間還可轉(zhuǎn)動鉸接設(shè)置有所述鉸接桿一，所述液壓立柱可轉(zhuǎn)動鉸接設(shè)置在所述下支撐座上，且所述液壓桿的下端設(shè)置在所述液壓立柱內(nèi)，由液壓驅(qū)動使得所述液壓桿在所述液壓立柱內(nèi)升降，通過液壓桿的升降驅(qū)動所述頂梁的升降運動，所述下支撐座的下部固定設(shè)置有所述滾輪支架，所述滾輪設(shè)置在所述滾輪支架上；

所述模擬實驗架子包括上支撐架、兩個豎直支撐架、下支撐架、底部滑道、支座和頂部加壓裝置，其中，所述的上支撐架的兩端分別支撐設(shè)置在兩個所述豎直支撐架上，兩個所述豎直支撐架分別支撐設(shè)置在所述下支撐架的兩端，且上支撐架、兩個豎直支撐架和下支撐架之間一體成型設(shè)置為長方體形狀，所述下支撐架的上表面上設(shè)置有所述底部滑道，液壓支架的滾輪在所述底部滑道上配合滾動，所述上支撐架的下方設(shè)置有所述頂部加壓裝置，所述下支撐架的下部固定設(shè)置有多個用于固定該實驗架的所述支座，所述上支撐架上設(shè)置有三個長方形槽孔，所述豎直支撐架與所述支座之間設(shè)置有加強筋板，所述豎直支撐架上豎直陣列設(shè)置有多個通孔，所述支座上至少設(shè)置有一個加強板筋，其中，所述頂部加壓裝置采用氣囊加載裝置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓支架與圍巖耦合及自動監(jiān)測控制相似模擬實驗架子，其特征在于：所述滾輪的輪面上設(shè)置有卡槽，所述鉸接支座的側(cè)面上設(shè)置有鉸接板，所述鉸接桿一和鉸接桿二可轉(zhuǎn)動鉸接設(shè)置在所述鉸接板上，所述下支撐座上設(shè)置有鉸接耳一和鉸接耳二，所述鉸接耳一和鉸接耳二為弧形結(jié)構(gòu)，且所述鉸接桿二鉸接設(shè)置在所述鉸接耳一上，所述鉸接桿一鉸接設(shè)置在所述鉸接耳二上，且鉸接耳二的高度大于所述鉸接耳一的高度，所述鉸接桿一和鉸接桿二均為各自平行設(shè)置的兩個，所述液壓立柱和液壓桿也為各自平行設(shè)置的兩個。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓支架與圍巖耦合及自動監(jiān)測控制相似模擬實驗架子，其特征在于：還包括支撐架、絞車支撐臺、套管一、套管二、套管三和套管四，其中，所述乳化液泵站和中央控制臺支撐固定設(shè)置在所述支撐架上，所述絞車固定設(shè)置在所述絞車支撐臺上，所述乳化液泵站與所述液壓升降支架之間設(shè)置有所述套管一和套管二，所述套管一內(nèi)設(shè)置有液壓升降支架的進液管路和回液管路，所述套管二內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器和位移傳感器的信號輸出線，其中，壓力傳感器和位移傳感器用于測量所述液壓升降架內(nèi)的壓力和位移，所述中央控制臺與所述絞車之間設(shè)置有套管三，所述套管三內(nèi)設(shè)置有中央控制臺控制絞車的線路，所述中央控制臺與所述乳化液泵站之間設(shè)置有套管四，所述套管四內(nèi)設(shè)置有中央控制臺控制乳化液泵站的線路和壓力傳感器和位移傳感器的信號輸入線。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種液壓支架與圍巖耦合及自動監(jiān)測控制相似模擬實驗架子，其特征在于：還包括壓力表，所述壓力表設(shè)置在所述乳化液泵站上，且所述中央控制臺上至少設(shè)置有開啟按鈕、關(guān)閉按鈕、泵站控制按鈕、絞車按鈕和水箱按鈕，在所述中央控制臺內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)自動儲存的存儲卡。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓支架與圍巖耦合及自動監(jiān)測控制相似模擬實驗架子，其特征在于：在每個液壓升降支架的液壓立柱內(nèi)外設(shè)置有壓力傳感器和位移傳感器，壓力傳感器和位移傳感器將壓力、位移信號傳到中央控制臺，在中央控制臺內(nèi)有數(shù)據(jù)自動儲存的存儲卡，實驗完畢可將存儲卡取出在電腦上讀取分析。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液壓支架與圍巖耦合及自動監(jiān)測控制相似模擬實驗架子，其特征在于：該自動控制模擬實驗裝置通過所述模擬實驗架子固定在地面的設(shè)備平臺上。

7.使用權(quán)利要求1-6任意一項所述的相似模擬實驗架子進行礦山三維相似模擬實驗的方法，其特征在于：其包括以下步驟：

首先，在模擬實驗架子底部鋪設(shè)煤層，依次鋪設(shè)各巖層，當相似模擬中的煤巖層鋪設(shè)完成后，開挖部分煤層作為開切眼，之后安設(shè)液壓升降支架，液壓升降支架的底部滾輪部位連接絞車鋼絲繩，并將中央控制臺與乳化液泵站、絞車及監(jiān)測系統(tǒng)線路接通，系統(tǒng)安設(shè)完畢后，由中央控制臺發(fā)出電信號控制乳化液泵站開啟，并打開進液管道控制液壓升降支架升架，在模擬過程中壓力、位移傳感器將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存在中央控制臺，液壓升降支架巖層模型系統(tǒng)穩(wěn)定之后，中央控制臺控制乳化液泵站通過打開回液管路管路實現(xiàn)液壓升降支架的降架；之后按照一個移架步距開挖煤層，由中央控制臺控制絞車開啟，絞車帶動滾筒牽引鋼絲繩，降架后的液壓升降支架在鋼絲繩的牽引下依靠液壓升降支架底端的滾輪通過模擬實驗架子底部的滑道實現(xiàn)移架，之后再升架，以此類推完成相似模擬實驗的逐步開挖過程，研究液壓支架圍巖相互作用關(guān)系和煤層頂板巖層的移動規(guī)律。