[發明專利]適用不同架型液壓支架的采煤工作面相似模擬實驗臺

在審

• 申請號: 201810291206.2
• 申請日: 2018-04-03
• 公開（公告）號: CN108827673A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 彭瑞;朱建明;歐陽振華;趙啟峰;陳莞陽;王一哲;王柳茜;方媚齡;譚林斌;姜士源;董秋琪;鄒文棟
• 申請（專利權）人: 華北科技學院
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 合肥維可專利代理事務所(普通合伙) 34135
• 代理人: 吳明華

本發明公開了一種適用不同架型液壓支架的采煤工作面相似模擬實驗臺。包括底座，所述底座包括梯臺和穩定塊，并且梯臺的頂部開設有凹槽，所述梯臺和穩定塊的頂部均轉動連接有旋轉裝置，并且旋轉裝置的頂部活動連接有液壓加載裝置，所述旋轉裝置的包括可旋轉連接支座，并且可旋轉連接支座的頂部轉動連接有支撐千斤頂，所述支撐千斤頂的頂部通過可旋轉連接支座與液壓加載裝置的表面轉動連接，涉及煤礦技術領域，通過變換多功能液壓支架的頂板、底板、掩護板和液壓活柱以及連桿兩兩之間的鉸接位置，模擬不同架型液壓支架，大大提高了加載能力和數據的精準度，使同一臺實驗平臺上實現不同架型液壓支架、不同采場環境下的三維仿真模擬實驗。

技術領域

本發明屬于煤礦領域，特別是涉及有采煤工作面相似模擬實驗臺。

背景技術

礦山井下生產時易發生煤巖動力災害，給煤礦安全生產帶了極大威脅，而這些災害事故的發生，均與“圍巖-支護”之間的不適應、圍巖裂隙發育有關。當設計的支架不能很好的適應采煤工作面時，將會導致支架壓架、頂板斷裂步距增大，甚至是頂板冒落；巖石材料在承受荷載時，其內部將產生局部應力集中，當達到其臨界破裂強度時，會發生煤巖體的損傷破裂，當圍巖裂隙發育時，極易發生瓦斯突出、裂隙帶導水，甚至是瓦斯爆炸和突水事故發生。所以研究“圍巖-支護”關系、圍巖裂隙發育，對指導煤礦安全生產有重要意義。測試“圍巖-支護”關系曲線是指導支架設計的重要依據，通過聲波信號測試煤巖體裂隙發育，也是目前較為有效的手段。

目前的礦用采煤工作面相似模擬實驗模型，存在以下的不足：1、無法模擬立體實驗，只能在平面相似模型上進行模擬；2、無法保證模擬底座的強度，通過鋼板等鉸接方式模擬的可調節角度的底座是無法承受較大的加載應力；3、無法測試“圍巖-支護”特征曲線以及圍巖裂隙發育，僅僅通過應變片監測、位移觀測是無法得出精確的數據。

發明內容

本發明為一種適用不同架型液壓支架的采煤工作面相似模擬實驗臺，根據相似模擬原理和真實采場的環境設計的三維模型，利用信號采集系統和信號處理系統，能夠獲得準確的“圍巖-支護”關系特性曲線、頂板裂隙發育和頂板斷裂步距，同時可以具有一臺多用的功能，即可以在同一臺實驗平臺上實現不同架型液壓支架、不同采場環境下的三維仿真模擬實驗，得出精確的數據。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明為一種適用不同架型液壓支架的采煤工作面相似模擬實驗臺，包括底座，所述底座包括梯臺和穩定塊，并且梯臺的頂部開設有凹槽，所述梯臺和穩定塊的頂部均轉動連接有旋轉裝置，并且旋轉裝置的頂部活動連接有液壓加載裝置。

進一步地，所述旋轉裝置的包括可旋轉連接支座，并且可旋轉連接支座的頂部轉動連接有支撐千斤頂，所述支撐千斤頂的頂部通過可旋轉連接支座與液壓加載裝置的表面轉動連接。

進一步地，所述液壓加載裝置包括加載頂梁，并且加載頂梁的表面通過高強度螺栓鉸接有帶孔立柱，所述加載頂梁的底部設置有加載千斤頂，所述加載千斤頂的底部固定有液壓活柱，并且液壓活柱的底端固定連接有承壓板，所述帶孔立柱的表面通過連接板與可旋轉連接支座的表面固定連接，并且液壓加載裝置的內部放置有多功能液壓支架。

進一步地，所述多功能液壓支架包括頂板，并且頂板的表面轉動連接有掩護板，所述掩護板的底部通過連桿轉動連接有底板，并且底板的頂部通過液壓活柱與頂板的底部轉動連接，所述頂板的頂部和底板的底部均放置有模擬巖層。

進一步地，所述液壓活柱的表面分別固定有應變采集器和壓力采集器，并且應變采集器和壓力采集器的輸出端均與信號集成器的輸入端連接，所述信號集成器的輸出端與曲線分系儀的輸入端連接。

進一步地，所述模擬巖層的表面固定有聲波信號采集器，并且聲波信號采集器的輸出端與聲波轉換器的輸入端連接，所述聲波轉換器的輸出端與裂隙信號分析儀的輸入端連接。

進一步地，所述梯臺的高度高于穩定塊和凹槽的高度。