CN104155429A - 深孔爆破相似模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于深孔爆破实验设备，特别涉及一种深孔爆破相似模拟实验装置，在支撑底座上方焊接固定承载底板，承载底板的上方固定四周槽钢组件，四周槽钢组件的上方设有顶部槽钢组件，由承载底板、四周槽钢组件和顶部槽钢组件形成密封舱室，顶部槽钢组件与密封舱室之间固定装有密封垫层，在顶部槽钢组件的上方并列设有加载油缸，加载油缸与加压泵连接，加载油缸上面设有承载顶板，承载顶板与承载底板连接，在密封舱室中置入数个传感器，每个传感器连接动态数据采集仪，在密封舱体内的模型中设有装药，实现实验室内不同载荷下的岩石深孔爆破，在爆破过程中对岩石的应力与温度变化进行动态测量以及观察岩石裂隙场演化过程。

Description

深孔爆破相似模拟实验装置

技术领域

本发明属于深孔爆破实验设备，特别涉及一种深孔爆破相似模拟实验装置。

背景技术

深孔爆破具有单位钻孔量小和炸药单位耗量低、生产效率高和便于采用综合机械化施工进行爆破、挖装、运输作业等优点，广泛应用于露天和地下开挖工程。随着采矿行业的快速发展和开采的深度逐渐增加，地质条件也更加复杂，使得开采面临着严峻的挑战。为了提高爆破效果，改进爆破工艺，需要研究爆破过程中土岩的损伤规律，因而需要有大量的实验数据来研究爆破过程中内部岩石运动规律、裂隙演化规律以及炮孔周围岩体的应力分布、位移变化的物理特性。

严格1:1的现场模型实验往往耗资巨大，而且实验条件受限制，可操作性差，难以实现，因此必须通过小型实验模型来代替现场的实际爆破。相似模拟实验已逐渐成为采矿领域公认的一种行之有效的方法。

相似模拟实验装置主要根据研究要求对研究事物的形态，演化规律，按照一定的原则，将复杂的地质构造，通过模型上的相似再现，从而实现研究真实对象中发生的现象和规律，最终解决实际问题。研究深孔爆破过程中围岩损伤及裂隙演化规律常采用软件模拟，涉及深孔爆破的相似模拟实验研究比较少。

发明内容

本发明专利的目的在于克服上述不足，提供一种可控制岩石内爆破位置、高度和药量、模拟实验准确可靠的深孔爆破相似模拟实验装置。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：深孔爆破相似模拟实验装置包括密封舱室、承载顶板、承载底板、加载油缸、四周槽钢组件、顶部槽钢组件、支撑底座、密封垫层、出线孔、耐压油管、加压泵、装药、传感器、动态数据采集仪，其特点是在支撑底座上方焊接固定承载底板，承载底板的上方由螺栓固定四周槽钢组件，四周槽钢组件顶端和侧部通过螺栓相互连接，四周槽钢组件的上方设有顶部槽钢组件，顶部槽钢组件两侧通过螺栓相互连接，由承载底板、四周槽钢组件和顶部槽钢组件形成密封舱室，顶部槽钢组件与密封舱室之间固定装有密封垫层，顶部槽钢组件与密封垫层设有数个出线孔，在顶部槽钢组件的上方并列设有加载油缸，加载油缸通过耐压油管与加压泵连接，加压泵设有加载杆，加载油缸上面设有承载顶板，承载顶板通过数个高强螺栓与承载底板连接，在密封舱室内铺设的模型中置入数个传感器，每个传感器均通过测试导线连接动态数据采集仪，测试导线通过出线孔从模型内引出，在密封舱体内铺设的模型中设有装药，装药通过起爆线连接发爆器。

本发明的有益效果是：深孔爆破相似模拟实验装置能够实现相似模拟实验煤岩层的深孔爆破，使模型中岩石内爆破位置、高度和药量可控，采用并列加载油缸的液压加载方法对模型上覆岩层进行加载，同时岩石四周强烈约束，以保证模拟条件下模型受载荷及夹制作用的时实性，实现不同地质条件下的深孔爆破，在爆破过程中对岩石的应力变化与温度变化进行动态测量，以及观察岩石裂隙场演化过程，为研究露天岩石深孔爆破、井下深孔爆破、煤层深孔爆破等提供可靠的依据。

附图说明

以下结合附图以实施例具体说明。

图1是深孔爆破相似模拟实验装置结构主视图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的俯视图。

图4是图1中6和7的结构图。

图中，1-密封舱室；2-承载顶板；3-承载底板；4-加载油缸；5-高强螺栓；6-四周槽钢组件；7-顶部槽钢组件；8-支撑底座；9-密封垫层；10-出线孔；11-耐压油管；12-加压泵；13-加载杆；14-装药；15-起爆线；16-发爆器；17-传感器；18-测试导线；19-动态数据采集仪。

具体实施方式

实施例，参照附图1～4，深孔爆破相似模拟实验装置，是在支撑底座8的上面焊接固定承载底板3，承载底板3的上方由螺栓固定四周槽钢组件6，用于施加对模拟岩石四周的约束夹制作用。四周槽钢组件6顶端和侧部通过螺栓相互连接，四周槽钢组件6的上方设有顶部槽钢组件7，顶部槽钢组件7两侧通过螺栓相互连接，由承载底板3、四周槽钢组件6和顶部槽钢组件7形成密封舱室1，密封舱室1用于在密封条件下相似材料的填充、不同岩石材料的分布以及岩石内传感器17的安装。顶部槽钢组件7与密封舱室1之间固定装有橡胶密封垫层9，用于增加密封性。顶部槽钢组件7与密封垫层9设有数个出线孔10，用于测试导线和起爆线的引出。在顶部槽钢组件7的上方并列设有加载油缸4，加载油缸4用耐压油管11连接加压泵12，加压泵12设有加载杆13，用于实现手动加载试压。加载油缸4上面设有承载顶板2，承载顶板2通过数个高强螺栓5与承载底板3连接。在密封舱室1内模型中植入数个传感器17，每个传感器17用测试导线18连接动态数据采集仪19，在密封舱体内铺设的模型中设有装药14，装药通过起爆线15连接发爆器16组成起爆系统。

深孔爆破相似模拟实验装置的工作过程是：

首先将实验的准备工作做好，将六个加载油缸4、承载顶板2和顶部槽钢组件7升起至预定位置，安装四周槽钢组件6、高强螺栓5。

然后将相似模拟材料进行配比填入相似模拟实验装置内，在预定位置置入传感器17和装药14，放入密封垫层9。

连接实验设备，检查仪器运行及实验装置的密封性，打开动态数据采集仪19记录数据，同时，上覆岩石加载系统即加载油缸4缓慢加载至预设压力。

通过加压泵持续工作维持油缸压力，使岩石受压稳定，接着发爆器16引爆装药14，并对深孔爆破作用下岩石应力及温度场变化进行动态测量。

最后对所有采集的数据进行处理，得出结论。

Claims (1)

1.一种深孔爆破相似模拟实验装置，包括密封舱室(1)、承载顶板(2)、承载底板(3)、加载油缸(4)、四周槽钢组件(6)、顶部槽钢组件(7)、支撑底座(8)、密封垫层(9)、出线孔(10)、耐压油管(11)、加压泵(12)、装药(14)、传感器(17)、动态数据采集仪(19)，其特征在于在支撑底座(8)上方焊接固定承载底板(3)，承载底板(3)的上方由螺栓固定四周槽钢组件(6)，四周槽钢组件(6)顶端和侧部通过螺栓相互连接，四周槽钢组件(6)的上方设有顶部槽钢组件(7)，顶部槽钢组件(7)两侧通过螺栓相互连接，由承载底板(3)、四周槽钢组件(6)和顶部槽钢组件(7)形成密封舱室(1)，顶部槽钢组件(7)与密封舱室(1)之间固定装有密封垫层(9)，顶部槽钢组件(7)与密封垫层(9)设有数个出线孔(10)，在顶部槽钢组件(7)的上方并列设有加载油缸(4)，加载油缸(4)通过耐压油管(11)与加压泵(12)连接，加压泵(12)设有加载杆(13)，加载油缸(4)上面设有承载顶板，承载顶板(2)通过数个高强螺栓(5)与承载底板(3)连接，在密封舱室(1)内铺设的模型中置入数个传感器(17)，每个传感器(17)均通过测试导线(18)连接动态数据采集仪(19)，测试导线(18)通过出线孔(10)从模型内引出，在密封舱体内铺设的模型中设有装药(14)，装药通过起爆线(15)连接发爆器(16)。