動(dòng)載荷下液壓支架剛度與巖石強(qiáng)度破壞關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種動(dòng)載荷下液壓支架剛度與巖石強(qiáng)度破壞關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)，用于研究煤礦綜采工作面產(chǎn)生的動(dòng)載荷下，選用不同種液壓支架對(duì)于巖石強(qiáng)度破壞的影響。該平臺(tái)包括動(dòng)載荷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不同種性質(zhì)的仿真液壓支架，高精度壓力傳感器，巖石破壞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能量采集系統(tǒng)。該動(dòng)載荷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括固定支柱，動(dòng)載荷重力錘，四個(gè)可伸縮的固定板，電磁吸附裝置。該實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)不同種巖石尺寸和性質(zhì)，不同大小的動(dòng)載荷對(duì)液壓支架剛性和巖石強(qiáng)度關(guān)系進(jìn)行研究。巖石底部放有仿真液壓支架。仿真液壓支架底板下放有高精度壓力傳感器。巖石破壞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括高速攝像機(jī)，聲發(fā)射定位模塊。能量采集系統(tǒng)包括紅外線測(cè)溫儀，紅外線測(cè)速儀。
【專利說明】
動(dòng)載荷下液壓支架剛度與巖石強(qiáng)度破壞關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)載荷下液壓支架剛度與巖石強(qiáng)度破壞關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)，用于研究煤炭開采中動(dòng)載荷下液壓支架剛度與巖石破壞強(qiáng)度之間的關(guān)系。
【背景技術(shù)】
[0002]針對(duì)一些礦井地質(zhì)條件礦井深、特厚沖積層、薄基巖等特點(diǎn)，采煤工作面開挖之后頂板上部無法形成穩(wěn)定的砌體梁結(jié)構(gòu)，其上部載荷以動(dòng)載荷的形式作用在支架上，有必要研究在該煤層賦存條件下支架與圍巖關(guān)系。而現(xiàn)有綜采支架與圍巖不能更好的適用于深埋、薄基巖、破碎頂板、大采高綜采工作面，頂板載荷估算方法多以靜載荷為主的確定方法?，F(xiàn)有學(xué)者對(duì)于研究動(dòng)載荷下的支架與圍巖關(guān)系相對(duì)甚少，在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中大部分都以靜載荷加載為主。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型提出一種動(dòng)載荷下液壓支架剛度與巖石強(qiáng)度破壞關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以模擬動(dòng)載荷下液壓支架的選型與上部巖石破壞之間的關(guān)系，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巖石內(nèi)部破壞，巖石材料能量和所承受應(yīng)力，重力錘的高度和速度變化情況，同時(shí)可以直接觀測(cè)出巖石外部的破壞形式。
[0004]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案。本實(shí)用新型包括動(dòng)載荷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不同種性質(zhì)的仿真液壓支架，高精度壓力傳感器，巖石破壞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能量采集系統(tǒng)。該動(dòng)載荷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括固定支柱，動(dòng)載荷重力錘，四個(gè)可伸縮的固定板，電磁吸附裝置。該實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)不同種巖石尺寸和性質(zhì)，不同大小的動(dòng)載荷對(duì)液壓支架剛性和巖石強(qiáng)度關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，改變可伸縮的固定板對(duì)于不同尺寸巖石固定，改變電磁吸附裝置的高度從而改變動(dòng)載荷的大小，電磁吸附裝置可以吸附動(dòng)載荷重力錘，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需對(duì)重力錘進(jìn)行釋放。巖石底部放有仿真液壓支架，可以擬煤礦實(shí)際液壓支架的工作情況，改變仿真液壓支架的剛度，支撐強(qiáng)度，工作阻力，分析液壓支架對(duì)于上部巖石的影響。仿真液壓支架底部與實(shí)驗(yàn)臺(tái)底板放有高精度壓力傳感器，可以高頻率采集支撐壓力信號(hào)，可以對(duì)動(dòng)載荷進(jìn)行實(shí)施監(jiān)測(cè)，該壓力傳感器精度較高，能夠準(zhǔn)確及時(shí)的監(jiān)測(cè)上部壓力的微小變化。巖石破壞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括聲發(fā)射定位模塊用于檢測(cè)巖石內(nèi)部裂隙變化，高速攝像機(jī)用于觀測(cè)巖石外部裂隙變化。能量采集系統(tǒng)包括紅外線測(cè)溫儀用于監(jiān)測(cè)巖石溫度變化，紅外線測(cè)速儀觀測(cè)動(dòng)載荷重力錘的速度變化。
[0005]所述的固定支柱固定于實(shí)驗(yàn)臺(tái)底板上，所述的電磁吸附裝布置于固定支柱上部，可以根據(jù)動(dòng)載荷的大小，移動(dòng)鋼棍的高度，從而改變電磁吸附裝置與巖石材料的高度，電磁吸附裝置可以吸附動(dòng)載荷重力錘，可以根據(jù)所需釋放或吸附重力錘，所述的可伸縮固定板通過鐵棒布置在固定支柱上。
[0006]所述的仿真液壓支架置于高精度壓力傳感器上，該仿真液壓支架可以改變剛度，支撐強(qiáng)度，工作阻力，模擬實(shí)際生產(chǎn)中的液壓支架，進(jìn)一步分析液壓支架對(duì)于上部巖石的影響。
[0007]所述的高精度壓力傳感器置于仿真液壓支架底部，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)壓力變化，監(jiān)測(cè)瞬間壓力，將壓力傳感器與電腦相連，記錄實(shí)驗(yàn)過程的壓力變化，該壓力傳感器精度較高，能夠準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)上部壓力的微小變化。
[0008]所述的巖石破壞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括高速攝像機(jī)，聲發(fā)射定位模塊，所述的高速攝像機(jī)置于巖石材料的正對(duì)面，用于觀測(cè)表面的裂隙變化，聲發(fā)射定位模塊布置于巖石兩側(cè)，用于監(jiān)測(cè)巖石材料內(nèi)部裂隙變化。
[0009]所述的巖石位置和重力錘的運(yùn)動(dòng)軌跡，保證其運(yùn)動(dòng)軌跡垂直，可以利用伸縮固定板進(jìn)行固定。
[0010]所述的能量采集系統(tǒng)包括紅外線測(cè)溫儀，紅外線測(cè)速器，測(cè)距儀，紅外線測(cè)溫儀置于巖石材料的正對(duì)面，紅外線測(cè)速儀正對(duì)于動(dòng)載荷重力錘。
[0011]所述的實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以根據(jù)巖石材料的形狀，改變可伸縮固定板伸縮度對(duì)巖石材料進(jìn)行固定，并且對(duì)動(dòng)載荷重力錘運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行約束。
[0012]所述的仿真液壓支架底部與實(shí)驗(yàn)臺(tái)底板之間安裝高精度壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)力的變化，記錄實(shí)驗(yàn)過程中沖擊壓力變化。
[0013]對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，本實(shí)用新型中的重力錘可以改變距巖塊材料下落的高度，從而改變巖塊材料所受的動(dòng)載荷，可以分析不同性質(zhì)的仿真液壓支架對(duì)巖石強(qiáng)度的影響，考慮不同大小的巖石狀況，同時(shí)可以從能量方面以及巖石破壞狀況對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析計(jì)算。
【附圖說明】

[0014]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中動(dòng)載荷下液壓支架剛度與巖石強(qiáng)度破壞關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)的側(cè)視圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中動(dòng)載荷下液壓支架剛度與巖石強(qiáng)度破壞關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)的零部件圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中動(dòng)載荷下液壓支架剛度與巖石強(qiáng)度破壞關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0017]附圖中的標(biāo)記符號(hào)說明:
[0018]I鋼棍;2螺母;3實(shí)驗(yàn)臺(tái)頂板;4固定支柱;5可伸縮固定板;6鐵棒;7實(shí)驗(yàn)臺(tái)底板;8鐵塊。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0020]—種動(dòng)載荷下液壓支架剛度與巖石強(qiáng)度破壞關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括動(dòng)載荷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不同種性質(zhì)的仿真液壓支架，高精度壓力傳感器，巖石破壞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能量采集系統(tǒng)，其中該動(dòng)載荷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括固定支柱，動(dòng)載荷重力錘，四個(gè)可伸縮的固定板，電磁吸附裝置，該實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)不同種巖石尺寸和性質(zhì)，不同大小的動(dòng)載荷對(duì)液壓支架剛性和巖石強(qiáng)度關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)仿真液壓支架變化。
[0021]圖1，圖2和圖3中，動(dòng)載荷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，鋼棍I上刻有螺紋和刻度尺，鋼棍I通過螺母2固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)頂板3，可以通過移動(dòng)改變鋼棍下部距巖石材料的高度，從而改變動(dòng)載荷的強(qiáng)度;鋼棍I下部有鐵塊8可以固定電磁吸附裝置;實(shí)驗(yàn)臺(tái)頂板3可以通過螺絲固定于固定支柱4上，固定支柱4焊接于實(shí)驗(yàn)臺(tái)底板7上;可伸縮固定板5與鐵棒6相連，鐵棒6穿過固定支柱4的孔眼進(jìn)行固定，可以根據(jù)巖石材料形狀大小，伸縮鐵棒6，從而可以改變可伸縮固定板5與實(shí)驗(yàn)臺(tái)底板中心的距離對(duì)巖石材料進(jìn)行固定。
[0022]其實(shí)驗(yàn)步驟大致如下:
[0023]a、實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)各零部件進(jìn)行安全檢查，排除安全隱患，調(diào)整實(shí)驗(yàn)臺(tái)至實(shí)驗(yàn)要求狀態(tài)；
[0024]b、按照實(shí)驗(yàn)要求選取不同性質(zhì)，大小的巖石材料;不同性質(zhì)的仿真液壓支架;確保仿真液壓支架大小與巖石材料大小相一致，便于固定;大小不一的重力錘；
[0025]C、將仿真液壓支架放置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)底板上，巖石材料放置于仿真液壓支架上，移動(dòng)鐵棒，將可伸縮固定板對(duì)巖石和仿真液壓支架固定；
[0026]d、將高精度壓力傳感器置于仿真液壓支架底部，能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)壓力變化，監(jiān)測(cè)瞬間壓力，將壓力傳感器與電腦相連，記錄實(shí)驗(yàn)過程的壓力變化；
[0027]e、電磁吸附裝置安裝于鋼棍I下端的鐵塊8上，將重力錘吸附于電磁裝置上，重力錘的大小也要和巖石材料大小基本上相一致；
[0028]f、高速攝像機(jī)置于巖石材料的正對(duì)面，用于觀測(cè)表面的裂隙變化，聲發(fā)射定位模塊布置于巖石兩側(cè)，用于監(jiān)測(cè)巖石材料內(nèi)部裂隙變化；
[0029]g、紅外線測(cè)溫儀置于巖石材料的正對(duì)面，記錄巖石表面溫度的變化，紅外線測(cè)速儀正對(duì)于動(dòng)載荷重力錘，觀測(cè)重力錘接觸巖石的速度；
[0030]h、通過電磁吸附裝置釋放重力錘，對(duì)巖石材料產(chǎn)生動(dòng)載荷；
[0031]1、記錄數(shù)據(jù)；
[0032]j、可以多次釋放重力錘，直至巖石發(fā)生破壞，或無法承受力；
[0033]k、進(jìn)行不同大小、不同性質(zhì)的巖塊，不同性質(zhì)的仿真液壓支架，不同高度、不同性質(zhì)的重力錘組合，重復(fù)步驟b至i;
[0034]當(dāng)然，以上說明僅僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，本實(shí)用新型并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替換、明顯變形形式，均落在本說明書的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本實(shí)用新型的保護(hù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種動(dòng)載荷下液壓支架剛度與巖石強(qiáng)度破壞關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，包括動(dòng)載荷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，不同種性質(zhì)的仿真液壓支架，高精度壓力傳感器，巖石破壞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能量采集系統(tǒng)，其中該動(dòng)載荷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括固定支柱，動(dòng)載荷重力錘，四個(gè)可伸縮的固定板，電磁吸附裝置，該實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)不同種巖石尺寸和性質(zhì)，不同大小的動(dòng)載荷對(duì)液壓支架剛性和巖石強(qiáng)度關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)； 所述的固定支柱固定于實(shí)驗(yàn)臺(tái)底板上，所述的電磁吸附裝置布置于固定支柱上部，可以根據(jù)動(dòng)載荷的大小，從而改變電磁吸附裝置與巖石材料的高度，電磁吸附裝置可以吸附動(dòng)載荷重力錘，可以根據(jù)所需釋放或吸附重力錘，所述的可伸縮固定板通過鐵棒布置在固定支柱上； 所述的不同種性質(zhì)的仿真液壓支架布置在實(shí)驗(yàn)臺(tái)底板上，用于模擬煤礦開采中的液壓支架，可以改變仿真液壓支架的剛度，支撐高度，工作阻力，所用的巖石材料置于仿真液壓支架之上； 所述的高精度壓力傳感器置于仿真液壓支架底部，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)壓力變化，監(jiān)測(cè)瞬間壓力，將壓力傳感器與電腦相連，記錄實(shí)驗(yàn)過程的壓力變化，該壓力傳感器精度較高，能夠準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)上部壓力的微小變化； 所述的巖石破壞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括高速攝像機(jī)，聲發(fā)射定位模塊，所述的高速攝像機(jī)置于巖石材料的正對(duì)面，用于觀測(cè)巖石材料表面的裂隙變化，聲發(fā)射定位模塊布置于巖石兩側(cè)，用于監(jiān)測(cè)巖石材料內(nèi)部裂隙變化； 所述的能量采集系統(tǒng)包括紅外線測(cè)溫儀，紅外線測(cè)速器，測(cè)距儀，紅外線測(cè)溫儀置于巖石材料的正對(duì)面，紅外線測(cè)速儀正對(duì)于動(dòng)載荷重力錘。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)載荷下液壓支架剛度與巖石強(qiáng)度破壞關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，根據(jù)巖石材料的形狀，改變可伸縮固定板伸縮度對(duì)巖石材料進(jìn)行固定，并且對(duì)動(dòng)載荷重力錘運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行約束。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動(dòng)載荷下液壓支架剛度與巖石強(qiáng)度破壞關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，仿真液壓支架底部與實(shí)驗(yàn)臺(tái)底板之間安裝高精度壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)力的變化，記錄實(shí)驗(yàn)過程中沖擊壓力變化。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種動(dòng)載荷下液壓支架剛度與巖石強(qiáng)度破壞關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，可伸縮固定板通過可伸縮的鐵棍固定在固定支柱上。
【文檔編號(hào)】G01N3/303GK205719825SQ201620509061
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】魏煒杰, 李兆欣, 趙光普, 于翔, 康鑫
【申請(qǐng)人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)