專利名稱：多場耦合煤礦動力災害大型模擬試驗系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種模擬多場耦合作用機制下煤礦動カ災害過程的試驗系統。
背景技術：
煤礦動カ災害是煤礦開采過程 中，在高應カ狀態下積聚有大量彈性能的煤或巖體，在一定的條件下突然發生破壞、冒落或拋出，使能量突然釋放，呈現聲響、震動以及氣浪等明顯動カ效應的極其復雜的動カ現象，它主要有煤與瓦斯突出、沖擊地壓和大面積冒頂三種主要形式，嚴重威脅煤礦的安全生產和礦エ生命安全。動カ災害的發生是難以預測和把握的，其內在的作用途徑和機理還沒有被人類所徹底認識，而且隨著煤礦開采深度的日益増加，煤礦動カ災害發生頻率越來越高，強度也越來越大，礦井動カ災害的致災機理、觸發條件、演化規律以及顯現特征越來越復雜化，目前，還缺乏對深部開采條件下動カ災害的孕育-發生-演化機理、基礎科學問題以及預警防治對策的系統研究，因此加強對煤礦動カ災害機理、預測及其防治措施的研究非常重要。煤與瓦斯突出機理方面，大多學者認同綜合作用假說，它認為煤巖與瓦斯突出是由地應力、瓦斯、煤的物理力學性質共同作用的結果，但三者在煤巖與瓦斯突出過程中的貢獻程度究竟如何尚不甚清楚，而且瓦斯壓力、煤層應力和煤巖體溫度在煤巖與瓦斯突出前后的時空演化規律尚不十分明晰，因此煤巖與瓦斯突出機理仍不明確，這給煤礦動カ災害的防治工作制造了難題。現有技術中，模擬煤礦動カ災害的試驗裝置主要存在以下問題(1)所采用的模型尺寸較小，模擬動力災害的發展過程有一定的空間限制；(2)裝置安裝的自動化程度較低；(3)裝置密封性不高，模擬瓦斯壓カ不大，試驗模擬瓦斯的壓カ不能接近現場情況；(4)突出ロ擋板的打開速度較慢或存在一定的延時，在一定程度上影響了煤與瓦斯突出的時間和強度，因此實際模擬情況與真實井下煤與瓦斯突出仍存在差別；(5)模擬的地應カ不能完全模擬出采面由于采礦活動造成的局部應カ集中；(6)突出模具內部的煤巖體參數采集不夠，多數情況是只采集了溫度和瓦斯壓力，且采集點較為單一，不能對煤礦動カ災害前后煤巖體內部的應カ及溫度發展規律進行分析研究。因此本領域技術人員致力于開發一種能夠準確模擬煤礦動カ災害過程的試驗系統，以科學研究煤礦動カ災害機理。
發明內容
有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠準確模擬煤礦動カ災害過程的試驗系統。為實現上述目的，本發明提供了ー種多場耦合煤礦動カ災害大型模擬試驗系統，包括機架和置于所述機架上的試件箱；所述試件箱包括箱體；所述箱體的上部通過螺栓固定連接有蓋板；所述蓋板上設置有至少三個Z向壓桿套；各Z向壓桿套內設置有Z向壓桿；所述Z向壓桿上固定連接有Z向壓板；所述Z向壓板位于所述箱體內；所述箱體的右箱板上設置有至少三個Y向壓桿套；各Y向壓桿套內設置有Y向壓桿；所述Y向壓桿上固定連接有Y向壓板；所述Y向壓板位于所述箱體內；所述箱體的后箱板上設置有至少ー個X向壓桿套；各X向壓桿套內設置有X向壓桿；所述X向壓桿上固定連接有X向壓板；所述X向壓板位于所述箱體內；所述箱體的前箱板設置有突出ロ；所述箱體的底部設置有透氣鋼板和氣道；所述透氣鋼板覆蓋在所述氣道上；所述氣道的進ロ設置有內接插頭；所述箱體的左箱板外部間隔固定連接有第一墊板；所述左箱板在各第一墊板的間隔之間設置有傳感器 接ロ ；所述傳感器接口中設置有傳感器接頭；所述機架包括底座；所述底座上固定有左立柱和右立柱；所述左立柱和右立柱的上端固定有橫梁；所述試件箱置于所述底座上；所述橫梁上設置有與所述Z向壓桿的數量和位置相對應的Z向加壓缸；所述右立柱上設置有與所述Y向壓桿數量和位置相對應的Y向加壓缸；所述左立柱上設置有與所述第一墊板位置相對應的第二墊板；所述底座的后端固定連接有加座；所述加座上設置有與所述X向壓桿的數量和位置相對應的X向加壓缸；該試驗系統還包括可與所述底座的前部固定連接的反力架；所述反カ架包括底板；所述底板上設置有多個螺栓連接孔；所述底板的后部設置有立板；所述立板上設置有可與所述突出ロ相対的第一開ロ ；所述立板的后部固定連接有門框；所述門框上設置有與所述第一開ロ相対的第二開ロ ；所述門框對應所述第二開ロ處設置有可封堵所述突出口和所述第二開ロ的左推拉門和右推拉門；所述左推拉門與左氣缸連接；所述右推拉門與右氣缸連接；所述左推拉門和右推拉門的前門面的上下兩個部位均與所述門框之間設置有第一滾子；所述左推拉門和右推拉門的上下兩個側面均與所述門框之間設置有第二滾子；所述左推拉門與右推拉門的正對面上分別設置有左密封板和右密封板；所述試件箱對應所述左推拉門和右推拉門的端部設置有第二密封圏。為提高試件箱的密封性，所述箱體的左箱板、右箱板、前箱板和后箱板的頂部為階梯結構，所述階梯結構靠近所述箱體內腔的高度大于遠離所述箱體內腔的高度，從而使所述箱體的頂部構成凸臺；所述蓋板與所述箱體扣合；在所述凸臺處，所述蓋板與所述箱體之間設置有密封墊；所述蓋板與所述箱體在所述凸臺處通過螺栓固定連接。為適應突出ロ不同的尺寸要求，所述突出口內通過螺栓固定連接有突出套；所述突出套與所述前箱板之間設置有第一密封圈；所述第二密封圈設置在所述突出套與所述左推拉門和右推拉門相対的端部。為獲得煤與瓦斯突出孔洞形成過程及煤與瓦斯突出發展過程提供直接的數據，研究了孔洞的空間形態的時間演化規律，實現對煤與瓦斯突出過程中煤巖體破裂的時空演化現象可視化再現，研究煤巖體內部聲發射的空間形態，所述箱體的箱板上設置有探頭安裝孔；所述探頭安裝孔靠近所述箱體的內腔一端焊接有堵頭，遠離所述箱體的內腔一端配合有第一螺栓；所述堵頭的外側設置有聲源探頭；所述聲源探頭與所述第一螺栓的端面之間壓裝有彈簧；所述第一螺栓上設置有第一軸向通孔；所述第一軸向通孔內配合有第二螺栓；所述第二螺栓上設置有第二軸向通孔；所述聲源探頭的外接導線從所述第一軸向通孔和第二軸向通孔中接出。為提高聲源探頭的可靠性，所述第一軸向通孔包括錐孔；所述錐孔的孔徑沿靠近所述箱體內腔的方向逐漸變小；所述第一軸向通孔內位于所述錐孔處設置有卡套；所述第ニ螺栓設置在所述卡套的外側；所述卡套的前端為圓錐狀，其錐度小于所述錐孔的錐度；所述卡套的前端沿軸向設置有至少兩個開口槽；所述開ロ槽在圓周方向均布。為便于試件箱放置到機架的底座上，所述試件箱與所述底座之間設置滾動底座；所述滾動底座包括與所述底座固定連接的滾動座和設置于所述滾動座內的滾動體。為更真實的模擬井下采掘過程中不同頂板活動階段時的煤層應カ的復雜分布現象，所述蓋板上固定連接有四個所述Z向壓桿套；所述箱體的前端設置有四個所述Y向壓桿套；所述箱體的左端設置有一個所述X向壓桿套。
為避免三向加載カ之間相互干渉，所述X向壓板與其相鄰的Z向壓板的轉角處設置有第一防干渉板；所述X向壓板與其相鄰的Y向壓板的轉角處設置有第二防干渉板；各所述Y向壓板與其相鄰的Z向壓板的轉角處設置有第三防干渉板。為更準確的采集煤礦動カ災害前后煤巖體內部的參數，所述箱體的左箱板上平行設置有三行所述傳感器接ロ ；在靠近所述突出ロ的方向上，所述傳感器接ロ的分布密度逐漸加大。較佳的，所述傳感器接ロ在每行設置有18個。為進ー步提高反力架的承載能力，所述底板的左側固定有第一左加強板和第二左加強板；所述第一左加強板和第二左加強板與所述立板構成直角三角形結構；所述底板的右側固定有第一右加強板和第二右加強板；所述第一右加強板和第二右加強板與所述立板構成直角三角形結構。本發明的有益效果是本發明可監測煤礦動カ災害發生前后煤巖體瓦斯壓力、地應カ、溫度變化以及煤巖體的聲發射信號的時空演化規律，達到研究應カ場、滲流場、溫度場和裂隙場之間的內在聯系及其在煤礦動カ災害過程中相互耦合作用機制的目的，從而更深層次地掲示煤礦動カ災害發生的機理，為煤礦動カ災害防治提供理論基礎。
圖I是本發明一具體實施方式
的結構示意圖。圖2是圖I的俯視結構示意圖。圖3是圖I的左視結構示意圖。圖4是圖I中A處的局部放大圖。圖5是本發明一具體實施方式
中試件箱的結構示意圖。圖6是圖5的俯視結構示意圖。圖7是圖5的左視結構示意圖。圖8是圖5中I處的局部放大圖。圖9是圖5中II處的局部放大圖。圖10是圖5中III處的局部放大圖。圖11是圖5中IV處的局部放大圖。圖12是本發明一具體實施方式
中聲源探頭的安裝結構示意圖。圖13是圖12中V處的局部放大圖。圖14是本發明一具體實施方式
中卡套的結構示意圖。圖15是圖14的仰視圖。圖16是本發明一具體實施方式
中機架的結構示意圖。圖17是圖16的俯視結構示意圖。圖18是圖16的左視結構示意圖。
圖19是本發明一具體實施方式
中反力架的結構示意圖。圖20是圖19的俯視結構示意圖。圖21是圖19的左視結構示意圖。圖22是圖19中VI處的局部放大圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進ー步說明
如圖I至圖4所示，ー種多場耦合煤礦動カ災害大型模擬試驗系統，包括機架200和置于機架200上的試件箱100。試件箱100包括箱體1，箱體I的左箱板、右箱板、前箱板和后箱板的頂部為階梯結構，階梯結構靠近箱體I內腔的高度大于遠離箱體I內腔的高度，從而使箱體I的頂部構成凸臺48。如圖5至圖11所示，蓋板4與箱體I扣合。在凸臺48處，蓋板4與箱體I之間設置有密封墊49，并且蓋板4與箱體I在凸臺48處通過螺栓固定連接。本實施例中，蓋板4上固定連接有四個Z向壓桿套2，各Z向壓桿套2內設置有Z向壓桿3，Z向壓桿3上固定連接有Z向壓板11，Z向壓板11位于箱體I內。在其他具體實施方式
中，蓋板4上也可固定連接三個以上的其他數量的Z向壓桿套2，如3個、5個、6個等，以達到基本相同的技術效果。箱體I的右箱板上設置有四個Y向壓桿套5，各Y向壓桿套5內設置有Y向壓桿6，Y向壓桿6上固定連接有Y向壓板12，Y向壓板12位于箱體I內。在其他具體實施方式
中，右箱板上也可固定連接三個以上的其他數量的Y向壓桿套5，如3個、5個、6個等，以達到基本相同的技術效果。箱體I的后箱板上設置有一個X向壓桿套7,各X向壓桿套7內設置有X向壓桿8，X向壓桿8上固定連接有X向壓板13，X向壓板13位于箱體I內。在其他具體實施方式
中，后箱板上也可固定連接其他數量的X向壓桿套7，如2個、3個、4個等，以達到基本相同的技術效果。X向壓板13與其相鄰的Z向壓板11的轉角處設置有第一防干涉板14，X向壓板13與其相鄰的Y向壓板12的轉角處設置有第二防干涉板59，各Y向壓板12與其相鄰的Z向壓板11的轉角處設置有第三防干渉板15。本實施例中，三個方向的壓桿套和壓桿之間均依次設置有F4青銅復合材料導向帶55、ST形軸用組合密封盒56、J形無骨防塵圈57，壓桿套與箱體或蓋板之間設置有密封墊58，同時結合本實施例中的其他密封結構，使試件箱的氣密性達到6MP的標準；同時，這種密封結構使加載時摩擦カ很小，并且安裝方便。箱體I的前箱板設置有突出ロ 9，突出ロ 9內通過螺栓固定連接有突出套10，突出套10與前箱板之間設置有第一密封圈47。將試件箱的突出處設計為可拆卸的結構，因此可通過更換不同內徑的突出套10而滿足不同的試驗要求。箱體I的底部設置有透氣鋼板16和氣道17，透氣鋼板16覆蓋在氣道17上。氣道17的進ロ設置有內接插頭54，該內接插頭54可與外接氣管連接。箱體I的左箱板外部間隔固定連接有四行第一墊板28,左箱板在各第一墊板28的間隔之間設置有一行 傳感器接ロ 18，傳感器接ロ 18中設置有傳感器接頭19，該傳感器接頭19為航空接頭。每行傳感器接ロ 18的數量為18個，并且在靠近突出ロ 9的方向上，傳感器接ロ 18的分布密度逐漸加大。本實施例中，各傳感器接頭19處可同時接入瓦斯氣體壓カ傳感器、煤層壓カ傳感器和煤層溫度傳感器。其中，采用24個瓦斯氣體壓力傳感器以測量瓦斯氣體的壓カ和濃度，規格為lOMPa，測量精度±1% ；24個煤層壓カ傳感器，規格為lOMPa，測量精度±1% ；12個煤層溫度傳感器，規格為O 100°C，測量精度±1°C。將傳感器與8個8通道數據采集板連接，8通道數據采集板通過集線器與計算機系統進行通信，從而構成數據采集系統，實現數據的采集、傳輸、顯示和保存。各傳感器可在試件箱上均布，也可以調節三種傳感器在試件箱內的測量位置以滿足不同擾動過程中的實際測試要求。一般的，可在試件箱的前部設置較為密集的傳感器，以更準確的測量突出的相關數據。箱體I的左、右箱板上的前部設置各有四個探頭安裝孔30，后部設置有兩個探頭安裝孔30，各探頭安裝孔呈矩形排列。如圖12至圖15所示，探頭安裝孔30靠近箱體I的內腔一端焊接有堵頭31，遠離箱體I的內腔一端配合有第一螺栓32。堵頭31的外側設置有聲源探頭33，聲源探頭33與第一螺栓32的端面之間壓裝有彈簧34。第一螺栓32上設置有第一軸向通孔35，第一軸向通孔35內配合有第二螺栓36，第二螺栓36上設置有第二軸向通孔37，第二軸向通孔37內設置有鋼管64，聲源探頭33的外接導線62從第一軸向通孔35和第二軸向通孔37中的鋼管64接出。第一軸向通孔35包括錐孔35a，錐孔35a的孔徑沿靠近箱體I內腔的方向逐漸變小。第一軸向通孔35內位于錐孔35a處設置有卡套38，第二螺栓36設置在卡套38的外偵U。卡套38采用柔性材料，其前端為圓錐狀，錐度小于錐孔35a的錐度。因此，當旋緊第二螺栓36時，卡套38的前端受到壓迫而變形，從而夾住聲源探頭33的外接導線62 ;當松開第二螺栓36時，卡套38自動回復到初始形狀，從而方便取出聲源探頭33。本實施例中，當松開第二螺栓36時，為了使卡套38能更好的回復原狀，卡套38采用9鉻18鑰不銹鋼，并且卡套38的前端沿軸向設置有三個開ロ槽38a，開ロ槽38a在圓周方向均布。如圖16至18所示，機架200包括底座20，底座20上固定有左立柱21和右立柱22，左立柱21和右立柱22的上端固定有橫梁23。底座20、左立柱21、右立柱22和橫梁23均為箱式結構，其內均間隔設置有多個加強板51。試件箱100置于底座20上。橫梁23上設置有與Z向壓桿3的數量和位置相對應的Z向加壓缸24，右立柱22上設置有與Y向壓桿6數量和位置相對應的Y向加壓缸25，左立柱21上設置有與第一墊板28位置相對應的第二墊板29。加壓時，Y向加壓缸25施加在試件箱100上的作用カ通過第一墊板28和第二墊板29傳遞給左立柱21。底座20的后端固定連接有加座26，加座26上設置有與X向壓桿8的數量和位置相對應的X向加壓缸27。如圖19至22所示，該試驗系統還包括可與底座20的前部固定連接的反力架63。反力架63包括底板66，底板66上設置有多個螺栓連接孔67，以使反力架63可與底座20通過螺栓固定連接。底板66的后部設置有立板68，立板68上設置有可與突出ロ 9相対的第一開ロ 43，立板68的后部固定連接有門框52。底板66的左側固定有第一左加強板68和第二左加強板69，底板66的右側固定有第一右加強板70和第二右加強板71。第一左加強板68和第二左加強板69與立板67構成直角三角形結構；第一右加強板70和第二右加強板71與立板67構成直角三角形結構。門框52設置有與第一開ロ 43相対的第二開ロ 53。門框52對應第二開ロ 53處設置有可封堵突出ロ 9和第二開ロ 53的左推拉門39和右推拉門40，左推拉門39與左氣缸41連接，右推拉門40與右氣缸42連接。左推拉門39和右推拉門40的前門面的上下兩個部位均與門框52之間設置有第ー滾子49，左推拉門39和右推拉門40的上下兩個側面均與門框52之間設置有第二滾子50。第二開ロ 53呈臺階狀，門框52在第二開ロ 53靠近反力架63—側的內孔固定連接有第一擋板60，在遠離反力架63 —側的階梯面上固定連接有第二擋板61。第一滾子49設置在第一擋板60和門框52之間，第二滾子50設置第二擋板61和門框52之間。第二擋板61同時將左推拉門39和右推拉門40壓裝在門框52上。第一滾子49的圓柱面與門框52和左推拉門39或右推拉門40接觸；第ニ滾子50的圓柱面與門框52和左推拉門39或有推拉門40接觸。左推拉門39與右推拉門40的正對面上分別設置有左密封板44和右密封板45，突出套10與左推拉門39和右推拉門40相対的端部設置有第二密封圈46。試件箱100與底座20之間設置滾動底座，滾動底座包括與底座20固定連接的滾動座3和設置于滾動座3內的滾動體65。需要做試驗時，按以下步驟操作
(1)完成試件箱100內煤巖的成型和裝配，以及各傳感器和線路的連接；將內接插頭54與氣管相接，氣管與真空泵和高壓氣瓶連接，氣管上設置有三通閥；
(2)利用移動底座300將試件箱送入滾動底座，然后將試件箱推至預定的位置；
(3)啟動數據采集系統，對試驗開始前試件箱內的瓦斯壓力、煤層應カ和煤巖體溫度進行米集；
(4)脫氣保持X向、Y向和Z向的加壓缸壓力穩定在預定的壓カ值，檢查試件箱的氣密性，用真空泵進行脫氣，脫氣時間根據成型煤巖強度而定，但至少脫氣24h，以保證良好的脫氣效果；
(5)充氣保持X向、Y向和Z向的加壓缸壓カ不變，切換三通閥，通過氣管向成型煤巖充瓦斯，充氣48h以使煤巖吸附瓦斯達到平衡狀態；
(6)突出利用左氣缸和右氣缸突然打開突出ロ處的左推拉門和右推拉門進行突出；整個過程對試件箱內部的瓦斯壓力、煤層應カ和煤巖體溫度進行無間斷測量。在其它具體實施方式
中，充入的氣體可以是甲燒、ニ氧化碳、氦氣、氮氣之一或其 混合氣體；也可進行沖擊地壓過程模擬試驗。本實施例中，所述移動底座300為可與底座20的前端固定連接的移動小車，移動小車的底部設置有滾輪，底部的前后兩端設置有腳座。移動小車的上部設置有滾動體，滾動體的后方設置有液壓缸，可利用液壓缸將試件箱從滾動體上推入底座20上。
本實施例中，Z向的四個加壓缸平均分布在試件箱上平面，可同時加載、也可分別加載，用于模擬試件箱內煤巖層不同壓力，煤層壓強最高可達IOMPa ;Y向的四個加壓缸平均分布在試件箱右側面，也可同時加載、可分別加載，用于模擬試件箱內煤巖層不同壓力，煤層壓強最高可達IOMPa ；Χ向加載是用ー個200Τ液壓缸來完成IOMPa的煤層壓カ模擬。機架200設計為三向500Τ剛度，可完全滿足試驗時的剛度要求。
本實施例中，聲發射定位系統可進行煤礦動カ災害過程中的聲發射傳播衰減機理研究，為煤與瓦斯突出預測提供基礎；
聲源探頭接入美國物理聲學公司(physical acoustics corporation )的16CHsSAMOS System聲發射測試系統，從而構成聲發射定位系統，該系統將對煤礦動カ災害過程中煤巖體破壞斷裂產生的聲發射信號進行定位，可實現對煤礦動カ災害過程中煤巖體破裂的時空演化現象可視化再現；聲發射定位系統得出的聲發射信號的時空定位將為煤礦動カ災害發展過程特別是煤與瓦斯突出孔洞形成過程及煤與瓦斯突出發展過程提供直接的數據，研究了孔洞的空間形態的時間演化規律，為煤與瓦斯突出機理研究提供可靠的近似現場實際的參數支持。本實施例中，在煤與瓦斯突出模擬方面，通過全過程瓦斯壓カ測量，可實現對抽真空、充氣、突出卸壓過程中不同煤巖體位置中的瓦斯壓カ監測，分析不同階梯荷載、不同煤巖體物理力學特性等條件下抽真空和充氣過程中的煤巖體中的瓦斯壓カ分布，進而得到抽真空和充氣過程中煤層瓦斯流動的方向和速度及其與荷載分布狀態、煤巖物理力學性質的關系；分析煤與瓦斯突出前煤層瓦斯壓カ變化，從而分析突出前瓦斯的解吸狀態；分析煤與瓦斯突出過程中煤層不同位置的瓦斯壓カ變化與時間的關系，為認識煤與瓦斯突出孔洞的形成機制提供支持。通過全過程溫度測量，可以得到抽真空氣體解吸和充氣時瓦斯吸附過程中的溫度變化與各因素之間的關系；分析突出和沖擊地壓前煤巖體的溫度變化特性，為煤礦動カ災害預測提供基礎；探索煤礦動力災害發生前后煤巖體溫度的變化；在以上分析的基礎上，探討溫度對煤礦動カ災害的作用規律。通過全程煤巖體應カ監測，可分析工程擾動下煤巖體應カ的分布狀態及其與各因素間的關系；分析煤巖體破斷前煤巖體的應カ集中情況及煤巖體破斷后集中應カ往內部轉移規律。以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
權利要求
1.ー種多場耦合煤礦動カ災害大型模擬試驗系統，包括機架(200)和置于所述機架(200)上的試件箱(100);其特征是 所述試件箱(100)包括箱體(I);所述箱體(I)的上部通過螺栓固定連接有蓋板(4);所述蓋板(4)上設置有至少三個Z向壓桿套(2);各Z向壓桿套(2)內設置有Z向壓桿(3);所述Z向壓桿(3)上固定連接有Z向壓板(11);所述Z向壓板(11)位于所述箱體(I)內； 所述箱體(I)的右箱板上設置有至少三個Y向壓桿套(5);各Y向壓桿套(5)內設置有Y向壓桿(6);所述Y向壓桿(6)上固定連接有Y向壓板(12);所述Y向壓板(12)位于所述箱體(I)內； 所述箱體(I)的后箱板上設置有至少ー個X向壓桿套(7);各X向壓桿套(7)內設置有X向壓桿(8);所述X向壓桿(8)上固定連接有X向壓板(13);所述X向壓板(13)位于所述箱體(I)內； 所述箱體(I)的前箱板設置有突出ロ(9)； 所述箱體(I)的底部設置有透氣鋼板(16)和氣道(17);所述透氣鋼板(16)覆蓋在所述氣道(17)上；所述氣道(17)的進ロ設置有內接插頭(54)； 所述箱體(I)的左箱板外部間隔固定連接有第一墊板(28);所述左箱板在各第一墊板(28)的間隔之間設置有傳感器接ロ(18);所述傳感器接ロ(18)中設置有傳感器接頭(19); 所述機架(200 )包括底座(20 );所述底座(20 )上固定有左立柱(21)和右立柱(22 );所述左立柱(21)和右立柱(22)的上端固定有橫梁(23)； 所述試件箱(100)置于所述底座(20)上；所述橫梁(23)上設置有與所述Z向壓桿(3)的數量和位置相對應的Z向加壓缸(24);所述右立柱(22)上設置有與所述Y向壓桿(6)數量和位置相對應的Y向加壓缸(25);所述左立柱(21)上設置有與所述第一墊板(28)位置相對應的第二墊板(29)； 所述底座(20)的后端固定連接有加座(26);所述加座(26)上設置有與所述X向壓桿(8)的數量和位置相對應的X向加壓缸(27)； 該試驗系統還包括可與所述底座(20)的前部固定連接的反力架(63);所述反カ架(63)包括底板(66);所述底板(66)上設置有多個螺栓連接孔(67);所述底板(66)的后部設置有立板(68);所述立板(68)上設置有可與所述突出ロ(9)相対的第一開ロ(43);所述立板(68)的后部固定連接有門框(52);所述門框(52)上設置有與所述第一開ロ(43)相對的第二開ロ(53);所述門框(52)對應所述第二開ロ(53)處設置有可封堵所述突出ロ(9)和所述第二開ロ( 53)的左推拉門(39)和右推拉門(40);所述左推拉門(39)與左氣缸(41)連接；所述右推拉門(40)與右氣缸(42)連接； 所述左推拉門(39)和右推拉門(40)的前門面的上下兩個部位均與所述門框(52)之間設置有第一滾子(49);所述左推拉門(39)和右推拉門(40)的上下兩個側面均與所述門框(52)之間設置有第二滾子(50)； 所述左推拉門(39 )與右推拉門(40 )的正對面上分別設置有左密封板(44 )和右密封板(45);所述試件箱(100)對應所述左推拉門(39)和右推拉門(40)的端部設置有第二密封圈(46)。
2.如權利要求I所述的多場耦合煤礦動カ災害大型模擬試驗系統，其特征是所述箱體(I)的左箱板、右箱板、前箱板和后箱板的頂部為階梯結構，所述階梯結構靠近所述箱體(I)內腔的高度大于遠離所述箱體(I)內腔的高度，從而使所述箱體(I)的頂部構成凸臺(48);所述蓋板(4)與所述箱體(I)扣合；在所述凸臺(48)處，所述蓋板(4)與所述箱體(I)之間設置有密封墊(49);所述蓋板(4)與所述箱體(I)在所述凸臺(48)處通過螺栓固定連接。
3.如權利要求I所述的多場耦合煤礦動カ災害大型模擬試驗系統，其特征是所述突出口(9)內通過螺栓固定連接有突出套(10);所述突出套(10)與所述前箱板之間設置有第一密封圈(47);所述第二密封圈(46)設置在所述突出套(10)與所述左推拉門(39)和右推拉門(40)相対的端部。
4.如權利要求I所述的多場耦合煤礦動カ災害大型模擬試驗系統，其特征是所述箱體(I)箱板上設置有探頭安裝孔(30 );所述探頭安裝孔(30 )靠近所述箱體(I)的內腔一端焊接有堵頭(31)，遠離所述箱體(I)的內腔一端配合有第一螺栓(32);所述堵頭(31)的外側設置有聲源探頭(33);所述聲源探頭(33)與所述第一螺栓(32)的端面之間壓裝有彈簧(34);所述第一螺栓(32)上設置有第一軸向通孔(35);所述第一軸向通孔(35)內配合有第ニ螺栓(36);所述第二螺栓(36)上設置有第二軸向通孔(37);所述聲源探頭(33)的外接導線(62)從所述第一軸向通孔(35)和第二軸向通孔(37)中接出。
5.如權利要求4所述的多場耦合煤礦動カ災害大型模擬試驗系統，其特征是所述第ー軸向通孔(35)包括錐孔(35a);所述錐孔(35a)的孔徑沿靠近所述箱體(I)內腔的方向逐漸變小；所述第一軸向通孔(35)內位于所述錐孔(35a)處設置有卡套(38);所述第二螺栓(36)設置在所述卡套(38)的外側；所述卡套(38)的前端為圓錐狀，其錐度小于所述錐孔(35a)的錐度；所述卡套(38)的前端沿軸向設置有至少兩個開ロ槽(38a);所述開ロ槽(38a)在圓周方向均布。
6.如權利要求I所述的多場耦合煤礦動カ災害大型模擬試驗系統，其特征是所述試件箱(100)與所述底座(20)之間設置滾動底座；所述滾動底座包括與所述底座(20)固定連接的滾動座(3)和設置于所述滾動座(3)內的滾動體(65)。
7.如權利要求I所述的多場耦合煤礦動カ災害大型模擬試驗系統，其特征是所述蓋板(4)上固定連接有四個所述Z向壓桿套(2);所述箱體(I)的前端設置有四個所述Y向壓桿套(5);所述箱體(I)的左端設置有一個所述X向壓桿套(7)。
8.如權利要求I所述的多場耦合煤礦動カ災害大型模擬試驗系統，其特征是所述X向壓板(13)與其相鄰的Z向壓板(11)的轉角處設置有第一防干渉板(14);所述X向壓板(13)與其相鄰的Y向壓板(12)的轉角處設置有第二防干渉板(59);各所述Y向壓板(12)與其相鄰的Z向壓板(11)的轉角處設置有第三防干渉板(15)。
9.如權利要求I所述的多場耦合煤礦動カ災害大型模擬試驗系統，其特征是所述箱體(I)的左箱板上平行設置有三行所述傳感器接ロ(18);在靠近所述突出ロ(9)的方向上，所述傳感器接ロ(18)的分布密度逐漸加大。
10.如權利要求9所述的多場耦合煤礦動カ災害大型模擬試驗系統，其特征是所述傳感器接ロ(18)在每行設置有18個。
全文摘要
本發明公開了一種多場耦合煤礦動力災害大型模擬試驗系統，包括機架和試件箱；試件箱上設置有X、Y、Z向壓板；箱體的前箱板設置有突出口；箱體的底部設置有透氣鋼板和氣道；箱體上設置有傳感器接口；機架包括底座；底座上固定有左立柱和右立柱；左立柱和右立柱的上端固定有橫梁；試件箱置于底座上；機架上設置有與Y向和Z向壓桿的數量和位置相對應的加壓缸；左立柱上設置有與第一墊板位置相對應的第二墊板；底座的后端固定連接有加座；加座上設置有與X向壓桿的數量和位置相對應的X向加壓缸；底座的前部固定連接有反力架；反力架上設置有左推拉門和右推拉門。本發明能夠準確的模擬煤礦動力災害過程，從而更科學的研究煤礦動力災害形成機制。
文檔編號G01N29/14GK102621232SQ20121008237
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月27日 優先權日2012年3月27日
發明者劉 東, 周文杰, 尹光志, 張東明, 彭守建, 王維忠, 蔣長寶, 許江, 陳立朝, 黃滾 申請人:重慶大學