[實用新型]煤層開采的可視化組合塊體物理相似模擬實驗裝置

有效

• 申請號: 201820829211.X
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN208313974U
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 解盤石;田雙奇;段建杰;羅生虎
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本實用新型公開了一種煤層開采的可視化組合塊體物理相似模擬實驗裝置，包括在實驗箱體中設有的模型外剛性框架，模型外剛性框架中設有由若干個傾斜布置的可視化監測塊體構成的模擬巖層，在模型外剛性框架上設有對模擬巖層的施加壓力的加載系統，可視化監測塊體底部通過可變角度衍架支撐；通過加載系統施加垂直向下的壓力，通過可視化監測塊體將壓力傳感器的采集數據傳遞至計算機終端，得到可視化監測塊體在不同面的結構變化，得出可視化監測塊體移動位置變化，模擬出整體巖層變形后的空間形態。本裝置能夠縮短實驗周期，實現實驗材料回收重復利用，實現空間三維精確定位與應力測試功能，最終實現采場空間應力、位移模擬可視化動態監測。

技術領域

本實用新型涉及一種礦山煤層開采實驗裝置，特別是一種煤層開采的可視化組合塊體物理相似模擬實驗裝置。

背景技術

在礦山壓力與巖層控制的研究過程中，傳統的物理相似材料模擬實驗使用的實驗材料存在一些問題。比如，在實驗過程中，現有物理模擬材不可視，導致很難監測材料內部的變形和應力參數，特別是對采場空間圍巖結構的研究方面存在較大困難。而且實驗周期長，準備工作量大，耗時耗力。

實用新型內容

為解決現有技術中存在的上述缺陷，本實用新型的目的在于提供一種可適應多比例物理相似模擬實驗的可視化組合塊體。

本實用新型是通過下述技術方案來實現的。

一種煤層開采的可視化組合塊體物理相似模擬實驗裝置，包括一個實驗箱體，在實驗箱體中設有模型外剛性框架，模型外剛性框架中設有由若干個傾斜布置的可視化監測塊體構成的模擬巖層，在模型外剛性框架上設有對模擬巖層的施加壓力的加載系統，可視化監測塊體底部通過可變角度衍架支撐；通過加載系統施加垂直向下的壓力，通過可視化監測塊體將壓力傳感器的采集數據傳遞至計算機終端，得到可視化監測塊體在不同面的結構變化，得出可視化監測塊體移動位置變化，模擬出整體巖層變形后的空間形態。

對于上述技術方案，本實用新型還有進一步優選的方案：

進一步，所述可視化監測塊體包括矩形結構的塊體內部骨架，在塊體內部骨架的六個面上分別設有表面承載板，在表面承載板與塊體內部骨架相接觸面上設有壓力傳感器。

進一步，所述承載板與內部骨架之間留有間隙。

進一步，可視化監測塊體除頂底板外的各個面采用透明材料進行封閉。

進一步，所述可視化監測塊體形狀為長方體，若干個可視化監測塊體相互平行分布，且沿模型外剛性框架內部呈45～60°布置°

進一步，若干個可視化監測塊體通過內置磁片產生磁力相互連接，所述可視化監測塊體的磁片大小或多少分布按照其不同層位、區域粘結力大小不同在組裝前可調。

進一步，所述磁片大小范圍占可視化監測塊體面積的1/3到2/3，磁片大小以不大于承載板面積的2/3為準。進一步，若干個可視化監測塊體的分布按照模擬巖層距離煤層距離底部可變角度衍架越遠可視化監測塊體體積越大設置。

進一步，所述可變角度衍架傾角可調，變化范圍在0～60°。

進一步，所述加載系統中的油缸設為陣列形式，每臺液壓油缸可單獨控制，加載力可達到3.75MPa。

本實用新型可視化塊體不光能夠縮短實驗周期，實現實驗材料回收重復利用，更重要的是具有空間三維精確定位與應力測試功能，最終實現采場空間應力、位移模擬可視化動態監測。可視化塊體物理模擬實驗裝置是一種集模擬材料、監測手段以及數據分析于一身的多功能實驗體系，很大程度促進了物理相似模擬的發展。本裝置能夠縮短實驗周期，實現實驗材料回收重復利用，實現空間三維精確定位與應力測試功能，最終實現采場空間應力、位移模擬可視化動態監測。

附圖說明