[發(fā)明專利]一種沖擊地壓模擬裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710790367.1
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107589026B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔鐵軍;李莎莎;韓光;王來貴
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01N3/30
• 分類號: G01N3/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種沖擊地壓模擬裝置，所述裝置包含試驗機裝置及無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；其特征在于：所述試驗機裝置包括開啟機構(gòu)、部分開啟面、全部開啟面和試驗機空腔；無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括無線應(yīng)力采集裝置、無線振動記錄裝置、三臺無線高速照相機、主機、服務(wù)器、無線傳輸設(shè)備。具有獨創(chuàng)的壓力室開啟面設(shè)計和開啟機構(gòu)設(shè)計。在開啟面垂直方向兩側(cè)且水平地設(shè)置2臺高速照相機，位于壓力室兩側(cè)2m距離；正對開啟面設(shè)置1臺高速照相機，與該面距離2m，用以記錄沖擊地壓過程。實施實驗過程中現(xiàn)場無需人員，進而保證人員安全。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦山安全工程技術(shù)領(lǐng)域。特別是涉及沖擊地壓實驗室模擬。

背景技術(shù)

沖擊地壓普遍發(fā)生于礦業(yè)工程和地下工程中，造成嚴重經(jīng)濟損失、人員傷亡及惡劣的社會影響，是社會和政府重點關(guān)注的工業(yè)災(zāi)害之一。

一般地，根據(jù)煤(巖)體受力情況，開采誘發(fā)沖擊地壓一般可分三類，其中煤(巖)體壓應(yīng)力型沖擊地壓是采掘過程中最常見的發(fā)生形式，約占總數(shù)80％，如遼寧撫順、阜新，山東新文、開灤、唐山，四川天池等煤礦，是沖擊地壓研究的關(guān)鍵問題。中國工程院錢七虎院士指出，嚴重的巖爆像小地震一樣，可將幾噸重的石塊彈射到幾十米以外，釋放的能量相當于200多噸TNT炸藥。沖擊地壓一般伴隨著煤(巖)體變形、破裂分離、拋射和坍塌現(xiàn)象；造成大量機械設(shè)備損壞、巷道破壞和人員傷亡；直接經(jīng)濟損失少則幾十萬，多則上千萬。煤炭科學(xué)研究總院齊慶新教授認為壓應(yīng)力型沖擊地壓主要與埋深和巖體儲能條件有關(guān)。但近幾年淺部礦井也出現(xiàn)沖擊地壓現(xiàn)象，如：烏東礦僅150m左右；華亭礦區(qū)華亭礦發(fā)生沖擊地壓也是在300m左右。甚至一些沒有沖擊傾向性的礦井也有發(fā)生，如徐州權(quán)臺礦、平頂山十礦和北京大安山礦等。

根據(jù)對沖擊地壓災(zāi)害的實地考察、相關(guān)文獻統(tǒng)計和申請者前期研究成果，表明隨著埋深和儲能增加，壓應(yīng)力型沖擊地壓發(fā)生全過程所包含的子過程順序一般為變形→破裂分離→飛石拋射→坍塌。但由于其發(fā)生具有快速、猛烈等特點使災(zāi)害現(xiàn)場難以捕捉，在實驗情況下通常也難以模擬，造成相關(guān)研究較少。

綜上，沖擊地壓的發(fā)生特點使實驗和現(xiàn)場難以全面捕捉發(fā)生全過程，導(dǎo)致沖擊地壓模擬和預(yù)測預(yù)防技術(shù)水平較低。所以研制沖擊地壓實驗裝置對于本領(lǐng)域研究者是迫在眉睫且極具挑戰(zhàn)的研究任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種沖擊地壓實驗室模擬裝置及無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，改造壓力機并設(shè)置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，模擬規(guī)定尺寸巖體試件受垂直正壓力后解除一側(cè)約束發(fā)生的破壞過程，即模擬沖擊地壓過程。本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種沖擊地壓模擬裝置，所述裝置包含試驗機裝置及無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；其特征在于：所述試驗機裝置包括開啟機構(gòu)、部分開啟面、全部開啟面和試驗機空腔；無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括無線應(yīng)力采集裝置、振動記錄裝置、三臺無線高速照相機、主機、服務(wù)器、無線傳輸設(shè)備。

一種沖擊地壓模擬裝置，其特征在于試驗機空腔，利用500T試驗機三軸實驗壓力室改裝，能夠在4～20MPa，間隔2MPa的垂直主應(yīng)力下進行壓應(yīng)力型沖擊地壓實驗；壓力室采用20mm鋼板作為水平四面材料提供圍壓約束，腔體尺寸為500mm×500mm×500mm；水平四面約束中三面設(shè)計為固定，另一面為可開啟；可開啟一側(cè)解除圍壓形式為兩種，全部開啟，即解除一側(cè)全部圍壓500mm×500mm；部分開啟，即解除一側(cè)圍壓區(qū)域為該面中心200mm×200mm；開啟機構(gòu)設(shè)計為將該面矩形鋼板按對角線分割為四部分，外四邊與壓力室鉸接，中心位置用機構(gòu)相連；加壓時機構(gòu)鎖緊，四面對試件約束；模擬開挖時彈性裝置使開啟面四部分迅速同時開放；開啟機構(gòu)由主機根據(jù)垂直主應(yīng)力控制；壓力室底部固定，上部施加垂直主應(yīng)力。