[發明專利]條帶煤柱穩定性試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201610187913.8
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105716950B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 孔德志;常西坤;黃冬梅;孔賀;趙金海;劉占新;白麗揚;李金平
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 黃鈺

本發明提出一種條帶煤柱穩定性試驗裝置及試驗方法，條帶煤柱穩定性試驗裝置包括試驗箱體、加載單元、試驗架以及供水單元，試驗箱體包括下板、后側板、前側板、左側板、右側板和上板，加載單元包括液壓組件、左壓頭、右壓頭、上壓頭、加壓箱和水囊，試驗架包括左立柱、右立柱和橫梁，左壓頭連接左立柱，左壓頭的活柱連接左側板，右壓頭連接右立柱，右壓頭的活柱連接右側板，上壓頭連接橫梁，上壓頭的活柱連接上板，供水單元連接水囊和水接頭。本發明的有益效果為：結構牢固，組裝簡單，操作方便，模擬條帶開采過程，試驗得到的數據準確；模擬條帶開采過程并獲取條帶開采中的數據，對條帶煤柱的穩定性進行定量分析。

技術領域

本發明涉及煤礦開采試驗設備技術領域，特別是涉及一種條帶煤柱穩定性試驗裝置及試驗方法。

背景技術

隨著城市建設的發展和煤炭開采強度的提高，我國建筑物下、水體下、鐵路下的“三下”壓煤量已迅速增大，條帶開采是解決“三下”壓煤的有效途徑之一。條帶開采是在開采范圍內沿煤層走向或傾向劃分一定尺寸的條帶，采出一條、保留一條，采出條帶與保留條帶相間排列，依靠保留條帶煤柱支撐上覆巖層，以減少上覆巖層的沉陷，控制巖層的移動，減少采動損害，實現對地表建(構)筑物、地形、地貌及地下結構保護的目的。采礦工程實踐中，一方面，要求條帶煤柱長期有效地支撐上覆巖層，但在相鄰工作面推采完畢后，隨著時間的推移，由于流變作用的影響，條帶煤柱的強度會隨上覆巖層作用的時間延長而降低；另一方面，為了減少資源浪費提高煤炭回收率，需要充分利用條帶煤柱的支承能力，開采以前“三下”開采時留設的煤柱，與此同時，隨著采深的增加，留設的煤柱也會越來越大，煤柱的受力狀態、空間系統結構、力學性質均發生了極大的甚至本質的變化。現有技術中對條帶煤柱的研究采用的方法主要有理論分析、數值計算、現場觀測和室內試驗。理論分析和數值計算忽略大量現場不確定因素，誤差較大；現場觀測開采完畢后的條帶煤柱需再次進入采空區，困難較大，存在一定危險性；室內試驗主要采用MTS伺服機進行單軸或者三軸煤巖壓縮試驗，主要研究煤巖體的強度，忽略了煤巖體的尺寸效應和煤層開采中采場水的耦合作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種條帶煤柱穩定性試驗裝置及試驗方法以模擬條帶開采過程并對條帶煤柱的穩定性進行定量分析。

本發明提供一種條帶煤柱穩定性試驗裝置，包括試驗箱體、加載單元、試驗架以及供水單元，試驗箱體包括下板、后側板、前側板、左側板、右側板和上板，下板固定連接后側板，后側板經螺栓連接由透明材料制作的前側板，加載單元包括液壓組件、左壓頭、右壓頭、上壓頭、加壓箱和水囊，液壓組件液壓連接左壓頭、右壓頭和上壓頭，加壓箱包括滲流板、加壓上板、支撐條板和加壓條板，滲流板上開設有滲流孔，加壓上板上固定連接有水接頭，支撐條板與滲流板、加壓上板的內表面固定連接，加壓條板與滲流板、加壓上板的四周固定連接，試驗架包括左立柱、右立柱和橫梁，橫梁與左立柱、右立柱固定連接，左壓頭裝配連接左立柱，左壓頭的活柱裝配連接左側板，右壓頭裝配連接右立柱，右壓頭的活柱裝配連接右側板，上壓頭裝配連接橫梁，上壓頭的活柱裝配連接上板，供水單元經水路連接水囊和水接頭。

進一步的，加壓條板包括加壓左條板、加壓右條板、加壓前條板和加壓后條板，加壓左條板和加壓右條板上固定連接有半圓柱體過渡板，過渡板的外表面裝配連接有橡膠墊，加壓前條板和加壓后條板開設有凹槽，凹槽內裝配連接有圓柱體橡膠條。

進一步的，左側板的左邊沿、右邊沿和下邊沿開設有凹槽，凹槽內裝配連接有圓柱體橡膠條，右側板的左邊沿、右邊沿和下邊沿開設有凹槽，凹槽內裝配連接有圓柱體橡膠條。

進一步的，左側板或右側板開設有試驗連接孔。

進一步的，液壓組件包括經液壓管路串接的液壓油箱、液壓馬達、液壓閥門和液壓表。

進一步的，供水單元包括經水路串接的水箱、水壓力泵、水壓表和水壓閥門。

進一步的，前側板由有機玻璃材料制成。