CN104849081B - 一种煤矿再造应急救援通道相似模拟试验台 - Google Patents

Abstract

一种煤矿再造应急救援通道相似模拟试验台，属于煤矿器械设备技术领域，包括主体框架、两个金属板体、有机玻璃板、两个固定轨道、自制垮落体、多个压力传感器、支护体，主体框架左右侧面内部各固定连接有金属板体，主体框架后侧面内部固定连接有有机玻璃板，两个金属板体内侧面的下端分别设有固定轨道，两个固定轨道内部插装有支护体，支护体外表面和所述金属板体内外侧面各设有若干个压力传感器，主体框架内部放置有自制垮落体。垮落散体的力学传递特性及垮落体与救援通道支护体相互作用关系，能实测救援通道开挖过程中垮落体位移、相互作用力及支护体受力及垮落散体空间结构。

Description

一种煤矿再造应急救援通道相似模拟试验台

技术领域

本发明涉及到一种再造应急救援通道相似模拟试验台,用于研究煤矿巷道围岩垮落后散体的力学传递特性及与支护体作用关系。

背景技术

煤矿井下发生冲击地压、煤与瓦斯突出、瓦斯（煤尘）爆炸等严重灾害后，对巷道造成严重破坏，导致围岩破坏形成垮落体充填到整个巷道内，垮落体为不同粒度的岩块、散煤和原有巷道的支护体材料及水能介质，形成粒径不同的散体甚至水、泥、煤、石等混合体，在垮落体内再造救援通道，需要考察巷道垮落后的散体内的受力、变化情况，以及巷道开挖后的散体移动和力的传递特性及垮落散体内部空间结构，从而为再造救援通道开挖、支护提供理论指导，目前对巷道垮落体收开挖影响的移动轨迹、力学传递特性及垮落散体内部空间结构的研究甚少。

发明内容

本发明的目的是：为了解决本发明提出了一种再造应急救援通道相似模拟试验台，该试验台能够模拟再垮落体内开挖救援通道时，垮落散体的力学传递特性及垮落体与救援通道支护体相互作用关系，利用该试验台能够实测救援通道开挖过程中垮落体位移、相互作用力及支护体受力及垮落散体空间结构情况，同时能够观察到垮落散体受救援通道开挖影响，垮落散体形成空间结构从稳定到破坏再到稳定的动态过程，其技术方案如下：

一种煤矿再造应急救援通道相似模拟试验台，包括主体框架、两个金属板体、有机玻璃板、两个固定轨道、自制垮落体、若干个压力传感器、支护体，所述主体框架左右侧面内部各固定连接有金属板体，所述主体框架后侧面内部固定连接有有机玻璃板，两个金属板体内侧面的下端分别设有固定轨道，所述两个固定轨道内部插装有支护体，所述支护体外表面和所述金属板体内外侧面各设有若干个压力传感器，所述主体框架内部放置有自制垮落体。

本发明的有益效果为：为了解决本发明提出了一种再造应急救援通道相似模拟试验台，该试验台能够模拟再垮落体内开挖救援通道时，垮落散体的力学传递特性及垮落体与救援通道支护体相互作用关系，利用该试验台能够实测救援通道开挖过程中垮落体位移、相互作用力及支护体受力及垮落散体空间结构情况，同时能够观察到垮落散体受救援通道开挖影响，垮落散体形成空间结构从稳定到破坏再到稳定的动态过程。

附图说明：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的自制垮落体５结构示意图；

图3是本发明的自制垮落体５内部结构示意图。

具体实施方式：

参照图1、2、3所示，一种煤矿再造应急救援通道相似模拟试验台，包括主体框架１、两个金属板体２、有机玻璃板３、两个固定轨道４、自制垮落体５、若干个压力传感器６、支护体７，所述主体框架１左右侧面内部各固定连接有金属板体２，所述主体框架１后侧面内部固定连接有有机玻璃板３，两个金属板体2内侧面的下端分别设有固定轨道４，所述两个固定轨道４内部插装有支护体７，所述支护体7外表面和所述金属板体２内外侧面各设有若干个压力传感器６，所述主体框架１内部放置有自制垮落体５；所述支护体７由两个侧板和一个顶板组成，所述顶板下表面左右边缘处固定连接有插槽，所述侧板插装在所述插槽内，所述支护体７为金属支护体，所述支护体７呈等腰梯形，并所述两个侧板下表面分别固定连接有滑块，滑块与固定轨道４滑动连接；所述自制垮落体５为具有空腔的正十二面体结构，并所述自制垮落体５每个外侧面各设有三个应变片5-1，所述自制垮落体５空腔内固定连接有陀螺仪5-2。

试验台能够进行如下试验：

试验台能够模拟支护体7在不同宽度条件下粒径为中颗粒、小颗粒、混合中颗粒与小颗粒垮落体试验，研究自制垮落体5的力学传递特性、位移轨迹以及垮落体对支护体7的相互作用关系。

实验方法：

准备相似模拟材料：选择粒径比与现场巷道围岩垮落后形成散体符合相似条件的散体材料；

铺设散体材料：确定预先想测试垮落体位移轨迹的自制垮落体5位置布局，将散体材料均匀铺设在试验台主体框架1内，当铺设到自制垮落体5设计位置时，按照对应的空间位置放置自制垮落体5，其中，应按实际巷道围岩垮落的高度来确定自制垮落体5的放置厚度。铺设完材料后，会形成一个自然安息角为θ的斜面。

仪器连接：将自制垮落体、压力传感器的数据线连接到数据采集仪上，数据采集仪通过数据连接线与数据处理系统连接

安装支护体：将支护体7侧板下端滑块插入固定轨道4槽内，沿着轨道槽插入垮落散体内，再将顶板沿着侧板上端沟槽插入垮落散体内，形成稳定支护体，逐渐向垮落散体内部推进。

开挖垮落体：在支护体7推进过程中，将支护体内垮落散体开挖出来，观察开挖过程中散体内部空间结构变化，数据采集系统采集支护体7与金属板上压力传感器6及自制垮落体5的数据，传输到数据处理系统。

数据分析：数据处理系统进行数据分析，通过分析自制垮落体5的位移、受力情况，分析金属板体2及支护体7上的受力情况，得出垮落体的力学传递特性、位移轨迹及跨落体对支护体7的相互作用关系。

通过改变支护体7横向宽度，采集支护体7与金属板体2上压力传感器6及自制垮落体5的数据，对比分析在不同开挖空间条件下垮落体的力学传递特性、位移轨迹及跨落体对支护体7的相互作用关系。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种煤矿再造应急救援通道相似模拟试验台，包括主体框架（１）、两个金属板体（２）、有机玻璃板（３）、两个固定轨道（４）、自制垮落体（５）、若干个压力传感器（６）、支护体（７），其特征在于：所述主体框架（１）左右侧面内部各固定连接有金属板体（２），所述主体框架（１）后侧面内部固定连接有有机玻璃板（３），两个金属板体（２）内侧面的下端分别设有固定轨道（４），所述两个固定轨道（４）内部插装有支护体（７），所述支护体（7）外表面和所述金属板体（２）内外侧面各设有若干个压力传感器（６），所述主体框架（１）内部放置有自制垮落体（５）,所述支护体（７）由两个侧板和一个顶板组成，所述顶板下表面左右边缘处固定连接有插槽，所述侧板插装在所述插槽内，所述支护体（７）为金属支护体，所述支护体（７）呈等腰梯形，并所述两个侧板下表面分别固定连接有滑块，滑块与固定轨道（４）滑动连接,所述自制垮落体（５）为具有空腔的正十二面体结构，并所述自制垮落体（５）每个外侧面各设有三个应变片（5-1），所述自制垮落体（５）空腔内固定连接有陀螺仪（5-2）。