一种煤矿支护体与巷道垮落散体关系实验平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到一种煤矿支护体与巷道垮落散体关系实验平台，用于研宄煤矿巷道围岩垮落后再造救援通道的支护体与垮落散体作用关系。
【背景技术】
[0002]煤矿井下发生冲击地压、煤与瓦斯突出、瓦斯(煤尘)爆炸等严重灾害后，对巷道造成严重破坏，导致围岩破坏形成垮落散体充填到整个巷道内，垮落散体为不同粒度的岩块、散煤和原有巷道的支护体材料及水等介质，形成粒径不同的散体甚至水、泥、煤、石等混合体。在垮落散体内再造救援通道，需要研宄支护体对垮落散体的作用关系，具体为受支护体作用后实测垮落散体的受力、移动和力学传递特性，观察垮落散体内部空间结构变化，从而为再造救援通道开挖、支护提供理论指导，目前对再造救援通道支护体对垮落体作用过程中的移动轨迹、力学传递特性及垮落散体内部空间结构的研宄甚少。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:本发明提出了一种煤矿支护体与巷道垮落散体关系实验平台，该实验台能够模拟在煤矿巷道垮落散体内再造救援通道时支护体对垮落散体的作用关系，利用该试验台能够实测救援通道支护过程中垮落散体位移、相互作用力及支护体受力、框架受力情况，同时能够观察到垮落散体受救援通道开挖影响，垮落散体形成空间结构从稳定到破坏再到稳定的动态过程，其技术方案如下:
一种煤矿支护体与巷道垮落散体关系实验平台，包括固定底座和与所述固定底座上顶端表面四周固定连接的固定框架，所述固定底座上顶端表面中间处设有放置长槽，所述放置长槽的前端开设在固定底座的前端面上，所述放置长槽内部下顶端表面左右边缘处竖向固定连接有若干个液压千斤顶，所述若干个液压千斤顶沿放置长槽长度方向等间距设置，所述液压千斤顶活塞杆顶端与支护体内部顶端连接。
[0004]本发明的有益效果为:该实验台能够模拟在煤矿巷道垮落散体内再造救援通道时，支护体对垮落散体的作用关系，利用该试验台能够实测救援通道支护过程中垮落散体位移、相互作用力及支护体受力及框架受力，同时能够观察到垮落散体受救援通道开挖影响空间结构变化情况，即观察垮落散体空间结构从稳定到破坏再到稳定的动态过程。
[0005]【附图说明】:
图1是本发明的整体结构示意图。
[0006]【具体实施方式】:
参照图1，一种煤矿支护体与巷道垮落散体关系实验平台，包括固定底座I和与所述固定底座I上顶端表面四周固定连接的固定框架2，所述固定底座I上顶端表面中间处设有放置长槽5，所述放置长槽5的前端开设在固定底座I的前端面上，所述放置长槽5内部下顶端表面左右边缘处竖向固定连接有若干个液压千斤顶4，所述若干个液压千斤顶4沿放置长槽5长度方向等间距设置，所述液压千斤顶4活塞杆顶端与支护体7内部顶端连接；每个所述液压千斤顶4由液压管8相互连接，并所述液压管8外顶端固定连接有控制器6 ;所述液压千斤顶4的缸体高度与所述放置长槽5内部深度相同；所述支护体7高度与所述放置长槽5内部深度相同；所述固定底座I和所述固定框架2均由金属材质制成；所述固定框架2内部设有若干个自制垮落体3 ;
所述固定框架2和所述支护体7内外表面均设有若干个压力传感器9。
[0007]实验台能够进行如下试验:
实验台能够模拟粒径为中颗粒、小颗粒、混合中颗粒与小颗粒垮落体(沙子或石子)对支护体7作用关系实验，研宄垮落体(沙子或石子)在支护体7的作用下，垮落体(沙子或石子)的力学传递特性、位移轨迹以及垮落体(沙子或石子)空间结构变化情况。
[0008]实验方法:
准备相似模拟材料:选择粒径比与现场巷道围岩垮落后形成散体符合相似条件的散体材料；
铺设散体材料:确定预先想测试垮落体(沙子或石子)位移轨迹的自制垮落体3位置布局，将散体材料按照巷道围岩岩层构成分别铺设，且均匀铺设在固定底座I上表面的固定框架2内，当铺设到自制垮落体3设计位置时，按照对应的空间位置放置自制垮落体3，其中，应按实际巷道围岩垮落的高度经相似比换算后确定垮落体(沙子或石子)的放置厚度。铺设完材料后，会形成一个自然安息角为Θ的斜面。
[0009]仪器连接:将自制垮落体3、压力传感器9的数据线连接到数据采集仪上，数据采集仪通过数据连接线与数据处理系统连接。
[0010]开启支护体:利用控制器6将若干个液压千斤顶4同时启动并缓慢升起，支护体7也随之向上移动，将支护体7上方的垮落散体向上推，逐渐形成一个支护空间，随着液压千斤顶4继续上升，形成的放置长槽5支护空间越来越大，当上升高度达到侧板高度时，按下控制器6将液压千斤顶4停止上升。
[0011]数据采集:在液压千斤顶4开始启动时，数据采集仪开始采集数据，在支护体7向上推进过程中，将数据采集系统采集支护体7与固定框架2上压力传感器9及自制垮落体3的数据，传输到数据处理系统。当液压千斤顶4上升高度达到侧板高度时，待垮落散体稳定后，数据采集仪停止采集同时观察垮落散体内部空间结构变化，并记录。
[0012]数据分析:数据处理系统进行数据分析，通过分析自制垮落体3的位移、受力情况，分析固定框架2及支护体7上的受力情况，得出垮落体(沙子或石子)的力学传递特性、位移轨迹，从而得到支护体7对垮落散体的作用关系。
[0013]当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种煤矿支护体与巷道垮落散体关系实验平台，包括固定底座(I)和与所述固定底座(I)上顶端表面四周固定连接的固定框架(2)，其特征在于:所述固定底座(I)上顶端表面中间处设有放置长槽(5)，所述放置长槽(5)的前端开设在固定底座(I)的前端面上，所述放置长槽(5)内部下顶端表面左右边缘处竖向固定连接有若干个液压千斤顶(4)，所述若干个液压千斤顶(4)沿放置长槽(5)长度方向等间距设置，所述液压千斤顶(4)活塞杆顶端与支护体(7)内部顶端连接。
2.根据权利要求1所述一种煤矿支护体与巷道垮落散体关系实验平台，其特征在于:每个所述液压千斤顶(4)由液压管(8)相互连接，并所述液压管(8)外顶端固定连接有控制器(6)0
3.根据权利要求1或2所述一种煤矿支护体与巷道垮落散体关系实验平台，其特征在于:所述液压千斤顶(4)的缸体高度与所述放置长槽(5)内部深度相同。
4.根据权利要求1所述一种煤矿支护体与巷道垮落散体关系实验平台，其特征在于:所述支护体(7)高度与所述放置长槽(5)内部深度相同。
5.根据权利要求1所述一种煤矿支护体与巷道垮落散体关系实验平台，其特征在于:所述固定底座(I)和所述固定框架(2)均由金属材质制成。
6.根据权利要求1所述一种煤矿支护体与巷道垮落散体关系实验平台，其特征在于:所述固定框架(2)内部设有若干个自制垮落体(3)。
7.根据权利要求1所述一种煤矿支护体与巷道垮落散体关系实验平台，其特征在于:所述固定框架(2 )和所述支护体(7 )内外表面均设有若干个压力传感器(9 )。
【专利摘要】一种煤矿支护体与巷道垮落散体关系实验平台，属于矿山救援实验技术领域，包括固定底座和与所述固定底座上顶端表面四周固定连接的固定框架，所述固定底座上顶端表面中间处设有放置长槽，所述放置长槽内部下顶端表面左右边缘处竖向固定连接有若干个液压千斤顶，所述液压千斤顶上顶端表面固定连接有支护体，可以展现支护体对垮落体（沙子或石子）的作用关系，利用该实验台能够实测救援通道支护过程中垮落体（沙子或石子）位移、相互作用力及支护体受力及垮落体（沙子或石子）空间结构情况。
【IPC分类】G01M99-00
【公开号】CN104849080
【申请号】CN201510224276
【发明人】肖福坤, 郝传波, 刘刚, 张国华, 胡刚, 迟学海, 蒋元男
【申请人】黑龙江科技大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月6日