专利名称：固体充填采煤固体物料压实系统模拟实验平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及固体充填采煤固体物料压实系统模拟实验平台，尤其适用于模拟固体物料的充填夯实以及固体物料在固定或交变载荷下的变形实验。
背景技术：
固体充填开采技术在解放“三下”压煤、控制地表沉陷、回收房柱、解放呆滞煤炭资源等方面具有良好的技术优势、经济效益与社会效益；随着固体充填开采技术日臻成熟，在推广应用的过程中，也凸显了一些问题；一方面，工业实践中一些充填参数都是经验参数，而不能通过实验室实验的方法来模拟相关的充填参数，因而，充填效果可预见性差，同时也不能预见不同地质条件下充填开采过程中可能会出现的问题；另一方面，一旦在采场实施固体充填开采以后，上覆岩层以及地表移动下沉控制效果将由充填体来决定，而不能人为主动的干预控制，这就为充填参数的优化带来困难。
发明内容
技术问题本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种结构紧凑、操作方便的固体充填采煤固体物料压实系统模拟实验平台。技术方案本发明的固体充填采煤固体物料压实系统模拟实验平台，包括数据采集处理系统，还包括动力供应系统、穷实系统、加载系统、以及底座和箱形框架；所述加载系统设在箱形框架之上，夯实系统固定在框架箱体一侧的底座上；所述的动力供应系统包括控制箱和分别向加载系统和夯实系统供油压的油泵；
所述的夯实系统包括呈L形的夯实机固定座，夯实机固定座上设有可移动的夯实机底座，夯实机底座的拐角铰接有夯实机，夯实机底座的上部铰接有摆梁油缸，摆梁油缸的伸缩杆绞接在夯实机上，由摆梁油缸的伸缩控制夯实机的上下摆动通过；所述的箱形框架上设有夯实机底座移动的连接轨；
所述的加载系统包括有压力机、设在压力机下方位于箱形框架之上的加载座，加载座上均匀布置有加载压力为(T3. 3MPa的多组加载油缸，多组加载油缸上设有承接压力机油缸的加载缸固定座；
所述的多组加载油缸为2-4组，每组加载油缸为四个；所述的箱形框架顶部前后两侧间隔焊接有拉杆支座，拉杆支座上固定有拉杆；所述的夯实机为压力可达2MPa的两级推力夯实机。有益效果本发明可以在实验室内实现固体充填开采技术中固体物料的充填夯实过程，根据不同的需要可以测得同种充填材料在不同加载压力下的应力应变特性、不同充填材料相同加载压力下的应力应变特性以及特定充填物料在持续恒定压力下的蠕变特性。并通过数据采集处理系统获取相关参数。每组加载油缸提供的(T3. 3MPa的加载压力可以模拟10(T600m埋深条件下上覆岩层对充填体的压力，加载压力可以持续恒压或交变加载。通过对固体充填物料的充填夯实过程实验室模拟，一方面可以优化充填系统的相关参数；另一方面可以通过检测密实度、充填体应力、顶底板移近量等参数预见充填效果；第三，通过调整压实动力、压实时间、卸料方式等工艺参数，可以实时的优化的现场的充填工艺，对于建设高产高效的机械化固体充填开采工作面具有重要的指导意义，工程效果显著。其结构简单、操作方便，模拟效果好。
图1是本发明固体充填采煤固体物料压实系统模拟实验平台结构示意 图2是本发明夯实系统结构示意图正视 图3是本发明夯实系统结构示意图俯视 图4是本发明加载系统结构示意 图5是本发明压力机结构示意图正视 图6是本发明箱形框架结构示意图俯视 图7是本发明箱形框架结构示意图正视 图8是本发明加载油缸布置示意图正视 图9是本发明加载油缸布置示意图俯视 图10是本发明夯实机结构示意图。图中1_夯实机，2-摆梁油缸，3-夯实机固定座，4-夯实机底座，5-连接轨，6-—级夯实油缸，7- 二级夯实油缸，8-压力机，9-压力机油缸，10-压力机立柱，11-加载缸固定座，12-加载缸固定板，13-加载油缸，14-加载座，15-压力机底座，16-顶板，17-充填体，18-箱形框架，19-拉杆支座，20-拉杆，21-底座。
具体实施例方式 下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述
如图1所示，本发明的固体充填采煤固体物料压实系统模拟实验平台，主要由动力供应系统、夯实系统、加载系统、数据采集处理系统以及底座21和箱形框架18组成，所述加载系统设在箱形框架18之上，夯实系统固定在框架箱体18 —侧的底座21上；所述的动力供应系统包括控制箱和分别向加载系统和夯实系统供油压的油泵；由液压泵站供应源动力，液压泵站中一个路向加载系统中的压力机油缸9、加载油缸13提供油压，加载油缸13为2-3组，每组加载油缸13与一个加载座14通过销轴连接，每组油缸可以单独加载；另一个路用于夯实系统，包括一级夯实油缸6、二级夯实油缸7和摆梁油缸2。如图2和图3所示，所述的夯实系统主要由夯实机1，摆梁油缸2和夯实机固定座3构成，夯实机固定座3呈L形，夯实机固定座3上设有可移动的夯实机底座4，夯实机底座4的拐角铰接有夯实机1，夯实机为压力可达2MPa的两级推力夯实机。夯实机底座4的上部铰接有摆梁油缸2，摆梁油缸2的伸缩杆绞接在夯实机I上，由摆梁油缸2的伸缩控制夯实机I的上下摆动通过；所述的箱形框架18上设有夯实机底座4移动的连接轨5 ;夯实机I与夯实机底座4通过销轴连接，夯实机I以夯实机底座4上的销轴为中心转动，摆梁油缸2一端与夯实机固定座3通过销轴连接，另一端与夯实机I通过销轴连接，摆梁油缸2两端均可以以销轴为中心转动，通过摆梁油缸2的伸缩来控制夯实机I的上下摆动，摆梁油缸2完全伸出可以使夯实机I摆至水平位置，全部收回时可以使夯实机I到达箱形框架18上口，夯实机I完全伸出并水平放置时与箱形框架18右侧内壁的距离为l(T20cm，夯实机I完全收缩并水平放置时与箱形框架18左侧开口距离为2(T40cm，夯实机固定座3下部固定于底座21上，夯实机固定座3与压力机底座15通过连接轨5连接。如图4所示，所述的加载系统包括有压力机8、设在压力机8下方位于箱形框架18之上的加载座14，加载座14上均匀布置有加载压力为(T3. 3MPa的三组加载油缸13，每组加载油缸为四个，三组加载油缸13通过螺栓固定于加载缸固定板12上,加载缸固定板12通过螺栓与加载缸固定座11下部的凹形槽连接，每组加载油缸13下端通过销轴连接一个加载座14。如图5所示，压力机8整体为一刚性结构，压力机油缸9可以带动加载缸固定座11上下移动进行加载，四根压力机立柱10保证压力机8整体框架为一刚性结构，使得压力机油缸9所产生的压力转换为压力机8自身的内力。如图6和图7所示，箱形框架18为铸造结构，箱形框架18顶部前后两侧对称焊接有四个拉杆支座19，四个拉杆支座19上固定有两根拉杆20，以限制箱形框架18在受力时上部产生的变形。所述的数据采集处理系统包括设在充填体内部的应力监测仪、设在顶底板内的移近量监测仪、设在夯实机I上的夯实力监测仪、辅助加载系统压力监测仪及计算机。工作原理箱形框架18固定于压力机底座15上，保证箱形框架18不会因为夯实机I的推力而产生位移，首先加载油缸13完全收回，压力机油缸9向下行进直至加载座14下部与箱形框架18的上部开口齐平时锁定压力机油缸9，保证压力机油缸9在额定压力内不会移动，卸开顶板16进行上料，然后由夯实系统对充填体17进行夯实，然后再进行上料，如此反复直到充填体17充分接触箱形框架18的顶板16右侧的位置时安装顶板16，之后接着上料，直至充填体17溢出箱形框架18，此时夯实机I与摆梁油缸2均已完全收回且充填体17已经完全贴近夯实机1，加载油缸13以组为单位按需要进行加载。
权利要求
1.一种固体充填采煤固体物料压实系统模拟实验平台，包括数据采集处理系统，其特征在于还包括动力供应系统、夯实系统、加载系统、底座(21)和箱形框架(18);所述加载系统设在箱形框架(18)之上，夯实系统固定在框架箱体(18)—侧的底座(21)上；所述的动力供应系统包括控制箱和分别向加载系统和夯实系统供油压的油泵；所述的夯实系统包括呈L形的夯实机固定座(3 )，夯实机固定座(3 )上设有可移动的夯实机底座(4)，夯实机底座(4)的拐角铰接有夯实机(I )，夯实机底座(4)的上部铰接有摆梁油缸(2)，摆梁油缸(2)的伸缩杆绞接在夯实机(I)上，由摆梁油缸(2)的伸缩控制夯实机 (O的上下摆动通过；所述的箱形框架(18)上设有夯实机底座(4)移动的连接轨(5)；所述的加载系统包括有压力机(8)、设在压力机(8)下方位于箱形框架(18)之上的加载座(14)，加载座(14)上均匀布置有加载压力为(Γ3. 3MPa的多组加载油缸(13)，多组加载油缸(13)上设有承接压力机油缸(9)的加载缸固定座(11)。
2.根据权利要求1所述的固体充填采煤固体物料压实系统模拟实验平台，其特征在于所述的多组加载油缸(13)为2-4组，每组加载油缸为四个。
3.根据权利要求1所述的固体充填采煤固体物料压实系统模拟实验平台，其特征在于所述的箱形框架(18)顶部前后两侧间隔焊接有拉杆支座(19)，拉杆支座(19)上固定有拉杆(20 )。
4.根据权利要求1所述的固体充填采煤固体物料压实系统模拟实验平台，其特征在于所述的夯实机为压力可达2MPa的两级推力夯实机。
全文摘要
一种固体充填采煤固体物料压实系统模拟实验平台，主要由动力供应系统、夯实系统、加载系统、数据采集处理系统以及底座和箱形框架组成，各系统有序配合实现充填开采现场的模拟，可以在实验室实现固体充填开采技术中固体物料的充填夯实过程，并通过数据采集处理系统获取相关参数。该平台的夯实系统可实现2MPa的夯实力，加载系统最大可实现10MPa的加载压力，加载压力可以持续恒压或交变加载，该实验装置可实测相同充填物料不同加载压力下的应力应变特性、不同充填物料相同加载压力下的应力应变特性以及特定充填物料在持续恒压下的蠕变特性。该平台构造简单、易于操作，是固体充填采煤技术中固体充填物料特殊受载条件下力学特性演变理论研究的重要平台。
文档编号G01N3/10GK103018105SQ20121052705
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者周楠, 张强, 张吉雄, 刘展, 杜杰, 何琪 申请人:中国矿业大学