一種基于采煤工作面支護(hù)和移架動(dòng)態(tài)模擬的實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實(shí)用新型涉及一種采煤工作面相似模擬測(cè)試技術(shù)，具體涉及一種基于采煤工作面支護(hù)和移架動(dòng)態(tài)模擬的實(shí)驗(yàn)裝置，其適用于研宄煤礦采煤工作面液壓支架與圍巖關(guān)系、模擬液壓支架動(dòng)態(tài)移架過(guò)程及測(cè)試頂?shù)装鍘r層破裂發(fā)育程度。
【背景技術(shù)】
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[0002]煤礦井下煤與瓦斯突出、沖擊地壓、工作面壓架等煤巖動(dòng)力災(zāi)害，給國(guó)家財(cái)產(chǎn)和礦工人身安全帶來(lái)極大威脅，而這些災(zāi)害事故的發(fā)生，與煤巖體的破裂失穩(wěn)以及工作面的支護(hù)方式密切相關(guān)。
[0003]目前，我國(guó)只有少數(shù)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)裝置用以模擬煤礦采煤工作面實(shí)際工況和生產(chǎn)條件，對(duì)采煤工作面不同工況下的煤巖體破壞特征、圍巖支護(hù)關(guān)系、支架受力特性進(jìn)行定性的分析?，F(xiàn)有的采煤工作面支護(hù)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)可在室內(nèi)模擬不同的工作面傾角、不同架型液壓支架支護(hù)方式等采場(chǎng)工況條件，對(duì)采煤工作面各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬和研宄，但其仍存在以下不足:一、加載系統(tǒng)落后，手動(dòng)加載系統(tǒng)無(wú)法對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置施加較準(zhǔn)確而穩(wěn)定的載荷；二、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不完善，無(wú)法準(zhǔn)確的獲得所施加的實(shí)時(shí)載荷大小以及液壓支架活柱受力的大小，無(wú)法對(duì)采煤工作面頂?shù)装鍘r石試件的破裂發(fā)育過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)驗(yàn)裝置監(jiān)測(cè)誤差較大，可靠性較低；三、不能實(shí)現(xiàn)采煤工作面液壓支架的移架，無(wú)法進(jìn)行采煤工作面支護(hù)的動(dòng)態(tài)模擬。因此，設(shè)計(jì)一種基于采煤工作面支護(hù)和移架動(dòng)態(tài)模擬的實(shí)驗(yàn)裝置，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬研宄煤礦采煤工作面傾角、埋深、頂?shù)装鍘r性、不同架型液壓支架支護(hù)以及支架移架等，通過(guò)對(duì)液壓支架活柱受力大小及工作面頂?shù)装鍘r石試件的破裂發(fā)育的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)工作面頂?shù)装鍘r石試件破裂發(fā)育情況、液壓支架架型的適應(yīng)性分析、工作面的“支架-圍巖”關(guān)系及采場(chǎng)礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的研宄，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有重要的實(shí)踐意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0004]本實(shí)用新型包括可調(diào)節(jié)角度底座、加載實(shí)驗(yàn)臺(tái)、可變架型液壓支架、巖石試件、可滑動(dòng)底座、信號(hào)采集系統(tǒng)以及信號(hào)處理系統(tǒng)，其中:所述可調(diào)節(jié)角度底座包括相互鉸接的底板、承壓板和底座前后連桿，通過(guò)改變相互間的鉸接位置，模擬不同傾角的采煤工作面；所述加載實(shí)驗(yàn)臺(tái)放置在可調(diào)節(jié)角度底座上，包括液壓加載裝置、兩根穿孔加載立柱、加載頂梁、布置在加載頂梁下方的加載液壓缸以及布置在加載液壓缸下方的加載墊板；所述可變架型液壓支架放置在加載墊板下方和可滑動(dòng)底座上方，包括鉸接連接的支架頂梁、支架活柱、支架掩護(hù)梁、支架前后連桿、支架底座，通過(guò)不同的鉸接組合模擬井下三種液壓支架，即支撐式液壓支架、掩護(hù)式液壓支架、支撐掩護(hù)式液壓支架；所述巖石試件放置在支架頂梁上方和支架底座下方，根據(jù)不同的工作面頂?shù)装鍡l件選取對(duì)應(yīng)的巖石試件來(lái)模擬采煤工作面頂?shù)装澹凰隹苫瑒?dòng)底座放置在可調(diào)節(jié)角度底座的承壓板上方和巖石試件下方，可滑動(dòng)底座的底部安裝有滑輪，通過(guò)滑輪移動(dòng)牽引上方的可變架型液壓支架移動(dòng)，模擬工作面液壓支架的動(dòng)態(tài)移架過(guò)程，完成移架后，通過(guò)銷釘對(duì)滑輪進(jìn)行固定，實(shí)現(xiàn)對(duì)可滑動(dòng)底座的固定作用；所述信號(hào)采集系統(tǒng)包括裂隙信號(hào)傳感器、裂隙信號(hào)放大器、壓力采集器、壓力傳感器；所述信號(hào)處理系統(tǒng)包括壓力示波器和波形分析儀。
[0005]所述可調(diào)節(jié)角度底座的承壓板上方設(shè)計(jì)有滑輪通道，組成水平滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，為可滑動(dòng)底座底部的滑輪移動(dòng)提供通道。
[0006]所述液壓加載裝置通過(guò)計(jì)算機(jī)控制終端控制加載液壓缸，進(jìn)行自動(dòng)化加載，可施加較準(zhǔn)確而穩(wěn)定的載荷，并通過(guò)不同的載荷大小模擬采煤工作面不同的埋深。
[0007]所述加載頂梁與穿孔加載立柱通過(guò)螺母和螺桿連接，可通過(guò)上下移動(dòng)調(diào)節(jié)位置。
[0008]所述巖石試件根據(jù)所模擬的不同頂?shù)装鍘r性條件，從采煤工作面現(xiàn)場(chǎng)頂?shù)装暹x取對(duì)應(yīng)巖性的巖石。
[0009]所述裂隙信號(hào)傳感器黏貼在頂?shù)装鍘r石試件外側(cè)，對(duì)巖石試件在受力破壞過(guò)程中的聲信號(hào)進(jìn)行采集，所述壓力采集器連接在加載液壓缸和支架活柱上，對(duì)加載液壓缸和支架活柱的受力大小及受力分布進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0010]所述信號(hào)采集系統(tǒng)通過(guò)專用軟件控制，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置中各監(jiān)測(cè)部位的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集。
[0011]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0012]1、采用液壓加載方式，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制終端控制液壓加載系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加載，可施加較準(zhǔn)確而穩(wěn)定的載荷；
[0013]2、信號(hào)采集系統(tǒng)完善，可同時(shí)對(duì)液壓支架受力情況及巖石試件破裂演化過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)采集，可在支架受力變形因素和圍巖破裂因素耦合作用下對(duì)液壓支架受力特征、煤巖體破裂演化規(guī)律以及工作面“支架-圍巖”關(guān)系進(jìn)行研宄；
[0014]3、通過(guò)可滑動(dòng)底座使液壓支架沿工作面推進(jìn)方向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)采煤工作面液壓支架移架的動(dòng)態(tài)模擬，具有較好的科學(xué)研宄價(jià)值和教學(xué)演示意義；
[0015]4、可在室內(nèi)同時(shí)模擬采煤工作面傾角、埋深、頂?shù)装鍘r性、不同架型液壓支架支護(hù)以及支架動(dòng)態(tài)移架等多種采場(chǎng)條件，實(shí)現(xiàn)多種采場(chǎng)條件耦合作用的模擬研宄，并可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的信號(hào)采集和處理，該實(shí)用新型結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，系統(tǒng)完善，功能多樣，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。
【附圖說(shuō)明】
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[0016]圖1本實(shí)用新型主視圖；
[0017]圖2本實(shí)用新型局部結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖3 (a)加載實(shí)驗(yàn)臺(tái)主視圖；
[0019]圖3(b)加載實(shí)驗(yàn)臺(tái)側(cè)視圖；
[0020]圖4可變架型液壓支架結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖5可變架型液壓支架部分組件圖；
[0022]圖6 45°可調(diào)節(jié)角度底座圖；
[0023]圖7 30°可調(diào)節(jié)角度底座圖；
[0024]圖8承壓板結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖9可滑動(dòng)底座結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖中:1_加載實(shí)驗(yàn)臺(tái)；2_加載頂梁；3_加載液壓缸；4_加載墊板；5_壓力傳感器；6-壓力示波器；7_穿孔加載立柱；8_鉆孔與螺桿；9_可變架型液壓支架；10_支架頂梁；11-支架活柱；12_支架掩護(hù)梁；13-支架前后連桿；14_支架底座；15-巖石試件；16_裂隙信號(hào)傳感器；17_側(cè)擋板；18_可調(diào)節(jié)角度底座；19_底板；20_承壓板；21_底座前后連桿；22-裂隙信號(hào)放大器；23_波形分析儀；24_壓力采集器；25_可滑動(dòng)底座；26_滑輪；27_滑輪通道；28-計(jì)算機(jī)控制終端。
【具體實(shí)施方式】
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[0027]為進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，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(shuō)明。
[0028]具體實(shí)施例1:基本組裝工序。
[0029](I)實(shí)驗(yàn)裝置組裝和加載測(cè)試實(shí)驗(yàn)，將加載實(shí)驗(yàn)臺(tái)I放置在可調(diào)節(jié)角度底座18上，根據(jù)可變架型液壓支架9的高度通過(guò)穿孔加載立柱7調(diào)整加載頂梁2、加載液壓缸3以及加載墊板4的位置，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制終端28對(duì)放置在