[發(fā)明專利]多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下煤系地層應(yīng)力分布模擬裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710572015.9
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號(hào): CN107219128B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪小明;趙永超;金毅;林俊峰;張洲
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/12
• 分類號(hào): G01N3/12;G01N1/36
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

1.多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下煤系地層應(yīng)力分布模擬裝置，其特征在于：包括巖層模擬與固定系統(tǒng)、構(gòu)造動(dòng)力模擬系統(tǒng)、構(gòu)造變形控制系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)以及信息采集測試與分析系統(tǒng)；

巖層模擬與固定系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置并固定有若干層巖層，假定巖層的縱向?yàn)榍昂蠓较颍瑱M向?yàn)樽笥曳较颍瑯?gòu)造動(dòng)力模擬系統(tǒng)設(shè)置在巖層的周圍并對巖層施加縱向力和橫向力，構(gòu)造變形控制系統(tǒng)設(shè)置在巖層模擬與固定系統(tǒng)內(nèi)的頂部和底部并用于控制巖層的變形使巖層能達(dá)到預(yù)期的構(gòu)造形態(tài)，加壓系統(tǒng)采用液壓系統(tǒng)為構(gòu)造動(dòng)力模擬系統(tǒng)和構(gòu)造變形控制系統(tǒng)提供動(dòng)力；信息采集測試與分析系統(tǒng)包括橫向應(yīng)力傳感器、縱向應(yīng)力傳感器、高清攝像頭、數(shù)據(jù)采集線路和計(jì)算機(jī)，橫向應(yīng)力傳感器和縱向應(yīng)力傳感器設(shè)置在巖層縱向和橫向的表面，高清攝像頭設(shè)置在巖層模擬與固定系統(tǒng)內(nèi)對整個(gè)加載過程中模擬巖層的變形變化進(jìn)行實(shí)時(shí)拍攝，高清攝像頭、橫向應(yīng)力傳感器和縱向應(yīng)力傳感器通過數(shù)據(jù)采集線路與計(jì)算機(jī)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下煤系地層應(yīng)力分布模擬裝置，其特征在于：巖層模擬與固定系統(tǒng)包括固定箱體、固定支座和活動(dòng)壓座，固定支座通過沿左右水平方向設(shè)置的銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接在固定箱體內(nèi)后側(cè)，固定支座前側(cè)開設(shè)有固定方槽，固定支座后側(cè)沿左右水平方向設(shè)置有一道截面呈弧形的固定支撐槽，固定箱體內(nèi)后側(cè)壁設(shè)置有與固定支撐槽頂壓接觸的支撐柱；

活動(dòng)壓座后側(cè)開設(shè)有與固定方槽前后對應(yīng)的活動(dòng)方槽，固定箱體內(nèi)左側(cè)壁和右側(cè)壁沿前后方向開設(shè)有導(dǎo)槽，活動(dòng)壓座兩側(cè)設(shè)置有伸入并沿導(dǎo)槽前后滑動(dòng)的導(dǎo)柱，活動(dòng)壓座前側(cè)沿左右水平方向設(shè)置有一道截面呈弧形的活動(dòng)頂壓槽；

巖層包括自上而下設(shè)置的一層調(diào)節(jié)巖層和若干層測試巖層，調(diào)節(jié)巖層和測試巖層的前端部放置在活動(dòng)方槽內(nèi)，調(diào)節(jié)巖層和測試巖層的后端部放置在固定方槽內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下煤系地層應(yīng)力分布模擬裝置，其特征在于：構(gòu)造動(dòng)力模擬系統(tǒng)包括橫向動(dòng)力模擬機(jī)構(gòu)和縱向動(dòng)力模擬機(jī)構(gòu)；橫向動(dòng)力模擬機(jī)構(gòu)沿巖層前后方向至少設(shè)置三組，

每組橫向動(dòng)力模擬機(jī)構(gòu)均包括墊塊、兩塊左壓板、兩塊右壓板、一塊拉板、四條預(yù)應(yīng)力鋼絞線和一個(gè)橫向油缸，橫向油缸左側(cè)固定在固定箱體的右側(cè)，橫向油缸的活塞桿右端與拉板左側(cè)面固定連接，墊塊設(shè)置在兩塊右壓板右側(cè)和固定箱體右側(cè)壁之間，兩塊左壓板設(shè)置在巖層左側(cè)并前后間隔設(shè)置，兩塊右壓板設(shè)置在巖層右側(cè)并前后間隔設(shè)置，前側(cè)的兩條預(yù)應(yīng)力鋼絞線的左端分別與前側(cè)一塊左壓板的上部和下部錨固，前側(cè)的兩條預(yù)應(yīng)力鋼絞線的右端穿過兩塊右壓板和固定箱體右側(cè)壁后與拉板前側(cè)的上部和下部錨固，后側(cè)的兩條預(yù)應(yīng)力鋼絞線的左端分別與后側(cè)一塊左壓板的上部和下部錨固，后側(cè)的兩條預(yù)應(yīng)力鋼絞線的右端穿過墊塊以及固定箱體右側(cè)壁后與拉板后側(cè)的上部和下部錨固；

縱向動(dòng)力模擬機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在固定箱體內(nèi)的縱向油缸和驅(qū)動(dòng)桿，縱向油缸的后側(cè)固定連接在固定箱體前側(cè)內(nèi)壁，驅(qū)動(dòng)桿沿左右水平方向設(shè)置，縱向油缸的活塞桿后端與驅(qū)動(dòng)桿中部固定連接，驅(qū)動(dòng)桿后側(cè)頂壓在活動(dòng)壓座前側(cè)的活動(dòng)頂壓槽內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下煤系地層應(yīng)力分布模擬裝置，其特征在于：構(gòu)造變形控制系統(tǒng)包括兩個(gè)前千斤頂、六個(gè)中千斤頂和兩個(gè)后千斤頂，兩個(gè)前千斤頂分別固定在固定箱體前側(cè)的頂部內(nèi)壁和底部內(nèi)壁，兩個(gè)前千斤頂分別位于巖層的上方和下方且上下對應(yīng)設(shè)置；三個(gè)中千斤頂沿左右方向間隔固定在固定箱體的中間頂部內(nèi)壁，另三個(gè)中千斤頂沿左右方向間隔固定在固定箱體的中間底部內(nèi)壁，上部的三個(gè)中千斤頂和下部的三個(gè)中千斤頂分別位于巖層的上方和下方且上下一一對應(yīng)，兩個(gè)后千斤頂分別固定在固定箱體后側(cè)的頂部內(nèi)壁和底部內(nèi)壁，兩個(gè)后千斤頂分別位于巖層的上方和下方且上下對應(yīng)設(shè)置。