露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置，包括记录装置电连接工控机，特点在于：记录装置还分别电连接应力测试系统、位移测试系统、快速摄像系统，应力测试系统电连接多个应力传感器，位移测试系统对应多个光学位移测点，快速摄像系统对应多个变形追踪测点。在煤岩性土体材料边坡模型上实现单独井工开采、单独露天开采、露天与井工联合开采模拟，通过应力测试系统、位移测试系统、快速摄像系统获取应力、光学位移、变形参量，在工控机上编程对其进行分析，给出井工矿合理停采线位置及露井协调推进方案，对露井协调开采安全提供指导性决策依据。
【专利说明】露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及露天与井工协调开采测试实验装置，特别涉及露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置。
【背景技术】
[0002]露天煤矿安全开采已经成为矿山工程领域面临的主要问题之一，尤其随着井工与露天联合开采的出现和不断推进，使得开采安全问题更加突出。露天矿开采形成露天边坡，开采过程中边坡稳定是主要控制目标，井工矿开采过程上覆岩层发生明显的应力转移和位移变化特征，同时上覆岩层的运动对露天矿边坡稳定产生很大影响，确定井工矿合理停采线位置及露井协调推进方案，才能保证露井联合开采的安全。目前，井工矿开采主要通过测试矿山压力来控制推进速度和距离坡脚距离，露天矿靠测量边坡平盘裂隙宽度控制露天开采进度，露天矿与井工矿开采是相互独立的，两者之间未建立统一的关系，且煤矿生产现场也无法预知井工矿合理停采线位置及露井协调推进方案，急需可在实验室再现露天矿与井工矿协调开采过程的露天与井工协调开采多参量同步测试的实验装置，得到应力、光学位移和变形多参量结果，提前给出井工矿合理停采线位置及露井协调推进方案，对露井协调开采安全提供指导性决策依据。
实用新型内容
[0003]为了克服现有技术的不足，提供一种露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置，包括记录装置电连接工控机，特点在于:记录装置还分别电连接应力测试系统、位移测试系统、快速摄像系统，应力测试系统电连接多个应力传感器，位移测试系统对应多个光学位移测点，快速摄像系统对应多个变形追踪测点。
[0005]其中:多个应力传感器均匀埋在煤岩性土体材料边坡模型内部，多个光学位移测点均匀安装在煤岩性土体材料边坡模型表面，多个变形追踪测点也均匀安装在煤岩性土体材料边坡模型表面。
[0006]其中:煤岩性土体材料边坡模型由边坡模型架上岩性材料模型和煤层模型构成。
[0007]其中:岩性材料模型和煤层模型的煤岩性土体材料由土骨料、胶结料、水按比例配成，将配成煤岩性土体材料逐层堆砌在边坡模型架上，用锤体进行夯实，形成厚度二到五厘米的对应实际矿山的煤岩性土体材料边坡模型。
[0008]其中:煤岩性土体材料边坡模型中土骨料用50-100目硅砂，胶结料用碳酸钙、石膏粉，边坡模型架用钢架，锤体用木锤。
[0009]其中:骨料硅砂:胶结料碳酸钙:胶结料石膏粉:水按重量比40: 4:1: 4.5配成。
[0010]为了更好理解露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置，下面简单介绍一下该装置的使用方法。在形成的煤岩性土体材料边坡模型2上模拟单独井工开采，获取应力、光学位移、变形参量；在形成的煤岩性土体材料边坡模型2上模拟单独露天开采，获取应力、光学位移、变形参量；在形成的煤岩性土体材料边坡模型2上模拟露天与井工联合开采，获取应力、光学位移、变形参量，在工控机11上编程对其进行分析，据此给出井工矿合理停采线位置及露井协调推进方案，对露井协调开采安全提供指导性决策依据。
[0011]本实用新型的有益效果在于:在煤岩性土体材料边坡模型2上实现单独井工开采、单独露天开采、露天与井工联合开采模拟，通过应力测试系统7、位移测试系统9、快速摄像系统8获取应力、光学位移、变形参量，在工控机11上编程对其进行分析，给出井工矿合理停采线位置及露井协调推进方案，对露井协调开采安全提供指导性决策依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1本实用新型的结构原理图；
[0013]图2本实用新型的应用结构原理示意图。
【具体实施方式】
[0014]附图编号
[0015]图中1.边坡模型架，2.煤岩性土体材料边坡模型，3.煤层，4.光学位移测点，5.应力传感器，6.变形追踪测点，7.应力测试系统，8.快速摄像系统，9.位移测试系统，10.记录装置，11.工控机。
[0016]实施例一
[0017]参见图1、图2，一种露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置，包括记录装置10电连接工控机11，特点在于:记录装置10还分别电连接应力测试系统7、位移测试系统9、快速摄像系统8，应力测试系统7电连接多个应力传感器5，位移测试系统9对应多个光学位移测点4，快速摄像系统8对应多个变形追踪测点6。
[0018]其中:多个应力传感器5均匀埋在煤岩性土体材料边坡模型2内部，多个光学位移测点4均匀安装在煤岩性土体材料边坡模型2表面，多个变形追踪测点6也均匀安装在煤岩性土体材料边坡模型2表面。
[0019]实施例二
[0020]参见图1、图2，一种露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置，包括记录装置10电连接工控机11，特点在于:记录装置10还分别电连接应力测试系统7、位移测试系统9、快速摄像系统8，应力测试系统7电连接多个应力传感器5，位移测试系统9对应多个光学位移测点4，快速摄像系统8对应多个变形追踪测点6。
[0021]其中:多个应力传感器5均匀埋在煤岩性土体材料边坡模型2内部，多个光学位移测点4均匀安装在煤岩性土体材料边坡模型2表面，多个变形追踪测点6也均匀安装在煤岩性土体材料边坡模型2表面。
[0022]其中:煤岩性土体材料边坡模型2由边坡模型架I上岩性材料模型和煤层3模型构成。
[0023]实施例三
[0024]参见图1、图2，一种露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置，包括记录装置10电连接工控机11，特点在于:记录装置10还分别电连接应力测试系统7、位移测试系统9、快速摄像系统8，应力测试系统7电连接多个应力传感器5，位移测试系统9对应多个光学位移测点4，快速摄像系统8对应多个变形追踪测点6。
[0025]其中:多个应力传感器5均匀埋在煤岩性土体材料边坡模型2内部，多个光学位移测点4均匀安装在煤岩性土体材料边坡模型2表面，多个变形追踪测点6也均匀安装在煤岩性土体材料边坡模型2表面。
[0026]其中:岩性材料模型和煤层3模型的煤岩性土体材料由土骨料、胶结料、水按比例配成，将配成煤岩性土体材料逐层堆砌在边坡模型架I上，用木锤进行夯实，形成厚度二厘米的对应实际矿山的煤岩性土体材料边坡模型2。
[0027]其中:煤岩性土体材料边坡模型2中土骨料用50目硅砂，胶结料用碳酸钙、石膏粉，边坡模型架I用钢架。
[0028]实施例四
[0029]参见图1、图2，一种露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置，包括记录装置10电连接工控机11，特点在于:记录装置10还分别电连接应力测试系统7、位移测试系统9、快速摄像系统8，应力测试系统7电连接多个应力传感器5，位移测试系统9对应多个光学位移测点4，快速摄像系统8对应多个变形追踪测点6。
[0030]其中:多个应力传感器5均匀埋在煤岩性土体材料边坡模型2内部，多个光学位移测点4均匀安装在煤岩性土体材料边坡模型2表面，多个变形追踪测点6也均匀安装在煤岩性土体材料边坡模型2表面。
[0031]其中:煤岩性土体材料边坡模型2由边坡模型架I上岩性材料模型和煤层3模型构成。
[0032]其中:岩性材料模型和煤层3模型的煤岩性土体材料由土骨料、胶结料、水按比例配成，将配成煤岩性土体材料逐层堆砌在边坡模型架I上，用锤体进行夯实，形成厚度五厘米的对应实际矿山的煤岩性土体材料边坡模型2。
[0033]实施例五
[0034]参见图1、图2，一种露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置，包括记录装置10电连接工控机11，特点在于:记录装置10还分别电连接应力测试系统7为YJZ-32A型数字应变仪、位移测试系统9为XJTUDP型三维光学摄影测量系统、快速摄像系统8为数字散斑监测系统，应力测试系统7电连接多个应力传感器5，位移测试系统9对应多个光学位移测点4，快速摄像系统8对应多个变形追踪测点6。
[0035]其中:多个应力传感器5用BW-5型号的,均勻埋在煤岩性土体材料边坡模型2内部，多个光学位移测点4按着50厘米间距安装在煤岩性土体材料边坡模型2表面，多个变形追踪测点6也均匀安装在煤岩性土体材料边坡模型2表面。
[0036]其中:煤岩性土体材料边坡模型2由边坡模型架I上岩性材料模型和煤层3模型构成。
[0037]其中:岩性材料模型和煤层3模型的煤岩性土体材料由土骨料、胶结料、水按比例配成，将配成煤岩性土体材料逐层堆砌在边坡模型架I上，用锤体进行夯实，形成厚度三厘米的对应实际矿山的煤岩性土体材料边坡模型2。
[0038]其中:煤岩性土体材料边坡模型2中土骨料用100目硅砂，胶结料用碳酸钙、石膏粉，边坡模型架I用钢架，锤体用木锤。
[0039]实施例六
[0040]参见图1、图2，一种露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置，包括记录装置10电连接工控机11，特点在于:记录装置10还分别电连接应力测试系统7为YJZ-32A型数字应变仪、位移测试系统9为XJTUDP型三维光学摄影测量系统、快速摄像系统8，应力测试系统7电连接多个应力传感器5，位移测试系统9对应多个光学位移测点4，快速摄像系统8对应多个变形追踪测点6。
[0041]其中:多个应力传感器5用BW-5型号的,均勻埋在煤岩性土体材料边坡模型2内部，多个光学位移测点4按着100厘米间距安装在煤岩性土体材料边坡模型2表面，多个变形追踪测点6也均匀安装在煤岩性土体材料边坡模型2表面。
[0042]其中:煤岩性土体材料边坡模型2由边坡模型架I上岩性材料模型和煤层3模型构成。
[0043]其中:岩性材料模型和煤层3模型的煤岩性土体材料由土骨料用100目硅砂、胶结料用碳酸钙和石膏粉、水按重量比例骨料硅砂:胶结料碳酸钙:胶结料石膏粉:水=40: 4: I: 4.5配成，将配成煤岩性土体材料逐层堆砌在边坡模型架I的钢架上，用木锤进行夯实，形成厚度二厘米的对应实际矿山的煤岩性土体材料边坡模型2，其强度为粘聚力C = 0.125MPa，内摩擦角Φ = 18°，弹性模量E = 15MPa，泊松比=0.42，抗拉强度=0.0125MPa。
[0044]应力测试系统7和位移测试系统9分别采集应变数据、光学位移测点数据，变形追踪测点的位移可测试到边坡变形过程，尤其是边坡岩体裂隙萌发、发育、扩展、破裂和滑动，测试所得应变数据乘以材料弹性模量得到岩石应力，煤层开采前后光学位移测点的变化对t匕，得到光学位移，边坡变形追踪测点坐标变化后得到边坡岩体变形，由此得到应力、光学位移、变形参量。
[0045]在形成的煤岩性土体材料边坡模型2上模拟单独井工开采，获取应力、光学位移、变形参量；在形成的煤岩性土体材料边坡模型2上模拟单独露天开采，获取应力、光学位移、变形参量；在形成的煤岩性土体材料边坡模型2上模拟露天与井工联合开采，获取应力、光学位移、变形参量，在工控机11上编程对其进行分析，据此给出井工矿合理停采线位置及露井协调推进方案，对露井协调开采安全提供指导性决策依据。
【权利要求】
1.一种露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置，包括记录装置电连接工控机，特征在于:记录装置还分别电连接应力测试系统、位移测试系统、快速摄像系统，应力测试系统电连接多个应力传感器，位移测试系统对应多个光学位移测点，快速摄像系统对应多个变形追踪测点。
2.根据权利要求1所述的一种露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置，特征在于:多个应力传感器均匀埋在煤岩性土体材料边坡模型内部，多个光学位移测点均匀安装在煤岩性土体材料边坡模型表面，多个变形追踪测点也均匀安装在煤岩性土体材料边坡模型表面。
3.根据权利要求1所述的一种露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置，特征在于:煤岩性土体材料边坡模型由边坡模型架上岩性材料模型和煤层模型构成。
4.根据权利要求2所述的一种露天与井工协调开采多参量同步测试实验装置，特征在于:煤岩性土体材料边坡模型由边坡模型架上岩性材料模型和煤层模型构成。
【文档编号】G01N33/24GK204101551SQ201420437081
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】王振伟, 吕祥锋, 刘志芳, 刘如成, 赵雪, 李营作, 程名远 申请人:煤科集团沈阳研究院有限公司