一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式相似模拟试验架的制作方法

本发明属于岩层倾角与加载模拟实验技术，尤其涉及一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式相似模拟试验架。

背景技术：

相似模拟试验可以完成岩土工程和采矿工程中实验室尺度的巷道(或隧道)变形破坏机理、岩层运移特征、原岩应力监测等方面的研究。目前，国内所拥有的相似模拟试验平台有如下特点和缺点：

1）使用各种相似模型材料，但大多试验平台尺寸固定，无法实现在任意位置垂直加载载荷。

2）整体钢架组合形式笨重，搭建倾斜模型时需对试验台底部垫高来使试验台倾斜。这样的做法不仅浪费大量人力、不够便捷，并且由于没有防倒塌装置容易使试验台在搭建过程中重心不稳倒塌，造成人员伤亡和实验的失败。

3）功能单一。普通试验台由于构造简单，因此不具备材料铺层测平和角度测量的功能。因人工操作而造成倾角不够准确，材料铺层不平对实验结果会有一定误差。

技术实现要素：
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本发明要解决的技术问题：提供一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式相似模拟试验架，以解决现有技术相似模拟试验台存在的劳动量大、程序繁琐、安全性不高、功能单一、测量误差大等技术问题。

本发明技术方案：

一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式相似模拟试验架，它包括固定底座，固定底座的平台上设置有可倾斜机架，固定底座左右两端固定有移动加载板竖直滑轨;移动加载板两端固定有滑块，滑块安装在移动加载板竖直滑轨内。

固定底座的平台通过底座支架固定连接；底座支架固定在固定底座上。

测角仪安装在固定底座平台与可倾斜机架的连接处；可倾斜机架与固定底座平台的连接处为铰接。

固定底座平台与可倾斜机架活动端之间设置有千斤顶。

右侧移动加载板竖直滑轨上平行固定有水平激光仪竖直滑轨；水平激光仪竖直滑轨内安装有水平激光仪。

移动加载板包括上底板和下底板，上底板与塔吊连接；上底板与下底板之间通过液压缸连接。

本发明的有益效果：

本发明结构设计合理，操作简便，精度高且安全性好，能够按试验的要求随时调整角度(8°~45°)。能够对不同倾角的煤层和岩层进行材料相似模拟试验，通过观察和测量，来研究真实地下开采过程中的矿压显现规律，有利于对地下开采过程进行有效的支护，为地下开采工作的安全施工提供保障。

本发明中可倾斜机架的移动由机械操作，无需人工搬移，节省人力。千斤顶不仅可以移架，也可起到防止倒架的作用。设置测角仪，可使可倾斜机架的倾斜角度更加精准。设置水平激光仪装置，使相似材料的铺填厚度和平整度更加准确，使模型和现实的地质情况更接近。水平激光仪可随意拆卸，方便水平激光仪的保护和使用。

本发明中使用小型塔吊实现移动加载板垂直往复运动，达到预期位置用螺栓予以固定，通过液压缸给予煤岩层施加压力，最终实现垂直施加应力或者载荷；操作简单且安全；解决了现有技术相似模拟试验台存在的劳动量大、程序繁琐、安全性不高、功能单一、测量误差大等技术问题。

附图说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明右侧结构示意图；

图中：1-固定底座；2-底座支架；3-可倾斜机架；4-测角仪；5-千斤顶；6-螺孔；7-移动加载板竖直滑轨；8-水平激光仪竖直滑轨9-液压缸；10-塔吊；11-煤岩层；12-螺栓；13-移动加载板螺栓固定处；14-转轴；15-激光灯；16-刻度盘；17-移动加载板；18-水平激光仪；19-千斤顶底座。

具体实施方式：

一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式相似模拟试验架，它包括固定底座1，固定底座1的平台上设置有可倾斜机架3，固定底座1左右两端固定有移动加载板竖直滑轨7；移动加载板17两端固定有滑块，滑块分别安装在移动加载板竖直滑轨7内。

固定底座1的平台通过底座支架2固定连接；底座支架2固定在固定底座1上。

测角仪4安装在固定底座1平台与可倾斜机架3的连接处；可倾斜机架3与固定底座1平台的连接处为铰接。

固定底座1平台与可倾斜机架3活动端之间设置有千斤顶5。，当需要不同倾角的煤岩层时，可以通过操作千斤顶5来抬升可移动支架煤岩层倾角；

右侧移动加载板竖直滑轨7上平行固定有水平激光仪竖直滑轨8；水平激光仪竖直滑轨8内安装有水平激光仪18。水平激光仪18包括滚轮、转轴14和激光灯15以及刻度盘16；刻度盘指针用来指示煤岩层倾角，转轴使激光灯15和刻度盘16指针指向同一倾角，实验者可根据激光灯指示进行铺设煤、岩层，有利于实验时保持煤、岩层埋藏厚度一致

移动加载板17包括上底板和下底板，上底板与塔吊10连接；上底板与下底板之间通过液压缸9连接；滑块与左右侧竖直滑轨滑动连接，滑块沿左右侧竖直滑轨由塔吊10吊起做垂直往复运动，达到预期位置用螺栓予以固定，通过液压缸给予煤岩层施加压力。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式相似模拟试验架，它包括固定底座（1），其特征在于：固定底座（1）的平台上设置有可倾斜机架（3），固定底座（1）左右两端固定有移动加载板竖直滑轨（7）;移动加载板（17）两端固定有滑块，滑块安装在移动加载板竖直滑轨（7）内；解决了现有技术相似模拟试验台存在的劳动量大、程序繁琐、安全性不高、功能单一、测量误差大等技术问题。

技术研发人员：高林;刘怀谦;刘勇;刘萍;韩连昌
受保护的技术使用者：贵州大学
技术研发日：2017.07.06
技术公布日：2017.09.08