[發(fā)明專利]一種三維模擬煤礦頂板破斷的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810661990.1
• 申請(qǐng)日: 2018-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN109000910B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊勝利;王家臣;唐岳松;賈嗣宇;劉新明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 程華

1.一種三維模擬煤礦頂板破斷的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：包括頂板、頂板加壓裝置和煤層模擬控制裝置，所述煤層模擬控制裝置的上表面設(shè)置有煤層模型，所述煤層模擬控制裝置控制所述煤層模型實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭開采過程中煤層上下波動(dòng)狀況的模擬，所述頂板加壓裝置包括下邊界框、上邊界框、施壓組件和無頂透明罩，所述下邊界框活動(dòng)安裝在所述煤層模擬控制裝置的上表面，所述下邊界框的上方為頂板放置區(qū)，所述下邊界框用于將所述頂板支撐在所述煤層模型的上方；所述無頂透明罩罩設(shè)在所述上邊界框的上方，所述無頂透明罩的底端外沿與所述上邊界框的頂端外沿密封連接，所述上邊界框設(shè)置在所述頂板的上方，所述上邊界框的上方連接有所述施壓組件，所述施壓組件通過所述上邊界框?qū)λ鲰敯宓纳媳砻媸汗潭ǎ鲰敯宓纳媳砻姘灿型该鞣浪∧ぃ錾线吔缈驅(qū)λ鲰敯宓纳媳砻媸┘佑袎毫r(shí)，位于所述上邊界框上方的所述無頂透明罩空間內(nèi)用于注水，所述上邊界框的上方安裝有水壓檢測(cè)儀，用于監(jiān)控所述無頂透明罩內(nèi)注水壓力的大小；位于所述頂板放置區(qū)的所述無頂透明罩的內(nèi)壁上設(shè)置有聲發(fā)射儀，所述聲發(fā)射儀用于監(jiān)測(cè)頂板斷裂內(nèi)部裂隙產(chǎn)生情況；

所述煤層模型的上表面、所述頂板的上表面、所述上邊界框的上表面以及所述下邊界框的上表面均設(shè)置有壓力傳感器；所述聲發(fā)射儀、所述水壓檢測(cè)儀以及所述壓力傳感器均與一控制系統(tǒng)信號(hào)連接；

所述煤層模擬控制裝置包括箱殼、所述煤層模型和煤層調(diào)控機(jī)構(gòu)，所述煤層模型設(shè)置在所述箱殼的上表面，所述煤層調(diào)控機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述箱殼內(nèi)部，所述煤層模型與所述煤層調(diào)控機(jī)構(gòu)連接，所述煤層調(diào)控機(jī)構(gòu)通過調(diào)控所述煤層模型的升降實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭開采過程中煤層上下波動(dòng)狀況的模擬；

所述煤層模型包括多個(gè)并排設(shè)置的煤層板，每個(gè)所述煤層板的下方均連接一個(gè)所述煤層調(diào)控機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)每個(gè)所述煤層板升降的獨(dú)立控制；

所述煤層調(diào)控機(jī)構(gòu)包括煤層托盤、升降絲桿、升降螺母和水平驅(qū)動(dòng)桿，所述煤層托盤的上方連接所述煤層板，所述升降絲桿的頂端穿過所述升降螺母與所述煤層托盤的底端可拆卸連接，所述升降螺母通過一橫向限位桿與所述箱殼的內(nèi)壁固定連接；所述升降絲桿的底端連接有第一螺旋傘齒輪，所述水平驅(qū)動(dòng)桿的一端連接有第二螺旋傘齒輪，所述第二螺旋傘齒輪用于與所述第一螺旋傘齒輪嚙合連接，所述水平驅(qū)動(dòng)桿的另一端設(shè)置有煤層升降旋鈕，所述水平驅(qū)動(dòng)桿設(shè)置有所述煤層升降旋鈕的一端貫穿所述箱殼的側(cè)壁并延伸至所述箱殼的外部，每個(gè)煤層板所對(duì)應(yīng)的所述煤層升降旋鈕在所述箱殼的外壁并排分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維模擬煤礦頂板破斷的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述施壓組件包括承壓架，所述承壓架的底端與所述上邊界框的上表面焊接，所述承壓架的外頂端面設(shè)置有指針式液壓千斤頂，所述指針式液壓千斤頂用于給所述上邊界框加壓，所述承壓架的內(nèi)頂端面朝下設(shè)置有高速照相機(jī)，所述高速照相機(jī)用于記錄實(shí)驗(yàn)過程中頂板的破斷形態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維模擬煤礦頂板破斷的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述指針式液壓千斤頂上設(shè)置有油壓監(jiān)測(cè)儀，所述高速照相機(jī)的幀頻為60幀/秒。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維模擬煤礦頂板破斷的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述無頂透明罩的頂端可拆卸安裝有高度限制板，所述高度限制板用于在所述指針式液壓千斤頂加壓時(shí)限制所述指針式液壓千斤頂向上偏移。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維模擬煤礦頂板破斷的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述頂板采用沙、石膏及石灰以相應(yīng)的配比制成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維模擬煤礦頂板破斷的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述煤層板為亞克力粘結(jié)煤層板。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任意一項(xiàng)所述的三維模擬煤礦頂板破斷的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于：所述聲發(fā)射儀為AMSY-6聲發(fā)射儀。