CN106228887A - 顶板支护相似模拟实验系统 - Google Patents

顶板支护相似模拟实验系统 Download PDF

Info

Publication number
CN106228887A
CN106228887A CN201610630983.6A CN201610630983A CN106228887A CN 106228887 A CN106228887 A CN 106228887A CN 201610630983 A CN201610630983 A CN 201610630983A CN 106228887 A CN106228887 A CN 106228887A
Authority
CN
China
Prior art keywords
control device
hydraulic
hydraulic control
simulation experiment
support
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610630983.6A
Other languages
English (en)
Inventor
娄金福
康红普
高富强
杨景贺
李建忠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tiandi Science and Technology Co Ltd
Original Assignee
Tiandi Science and Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tiandi Science and Technology Co Ltd filed Critical Tiandi Science and Technology Co Ltd
Priority to CN201610630983.6A priority Critical patent/CN106228887A/zh
Publication of CN106228887A publication Critical patent/CN106228887A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B25/00—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

一种顶板支护相似模拟实验系统，其特征在于，包括泵站动力系统、液压控制装置、模型支架、支架工况监测装置和信号处理系统，泵站动力系统通过液压控制装置与模型支架的驱动油路连接，在该模型支架安装支架工况监测装置，后者的检测信号与信号处理系统的输入端连接。本发明的优点是：结构简单，操作方便，具有相似度高、精确可靠、自动采集、动态反馈的优点；能够满足煤矿采煤工作面矿山压力相似模拟实验中开展上覆岩层移动规律、支架与围岩相互作用关系、顶板合理支护强度、支架适应性评价等方面的测试研究的需求。

Description

顶板支护相似模拟实验系统
技术领域
本发明涉及一种顶板支护相似模拟实验系统，主要用于煤矿采煤工作面矿山压力相似模拟实验中开展上覆岩层移动规律、支架与围岩相互作用关系、顶板合理支护强度、支架适应性评价等方面的测试研究。
背景技术
相似模拟实验方法在采矿、水利、土木、地质等行业应用较为广泛。它以具体的工程背景为原型，以相似理论、因次分析作为理论依据，基于几何、力学、运动等相似比例关系，将工程原型按一定比例缩小为具体的物理模型，这样就可以通过室内的模拟研究结果来推测工程原型各物理量的变化特征，为科研工作者制定工程方案提供参考依据。特别是在煤矿开采研究领域，由于煤层地质赋存条件的复杂性及不可预见性，在研究采煤方法、采煤工作面支护方案、采场矿山压力预测等方面，受到井下实际情况的制约，许多关键的支护参数现场难以获取。相似模拟实验可以人为控制和改变实验条件，从而可确定单因素或多因素对矿山压力的影响规律，实验结果清楚直观，实验周期短、见效快，发展至今已成为采场矿山压力研究的一种主要方法。
在煤矿采场矿山压力相似模拟研究方面，支架与围岩相互作用关系、顶板合理的支护强度、支架额定工作阻力等是采场矿压模拟研究必须解答的问题，上述研究结果对于正确揭示采场覆岩运移规律、矿压显现特征、科学指导工作面顶板管理、预防煤矿顶板灾害的发生具有重要的作用。但长期以来，受到测试技术、模型内部空间等因素的制约，采场相似模拟实验中很少采用支护系统，且已有的支护模拟系统多为简易的机械加载方式，这与液压支架真实结构及工作原理有显著差异，两者的本质性区别也制约了模拟结果的准确性。基于此，急需研制一种相似度高、精确可靠、自动采集、动态反馈的采场顶板支护相似模拟实验系统。
发明内容
本发明旨在提供一种顶板支护相似模拟实验系统，以满足顶板支护相似模拟实验的需求。
本发明的技术方案是：一种顶板支护相似模拟实验系统，其特征在于，包括泵站动力系统、液压控制装置、模型支架、支架工况监测装置和信号处理系统，泵站动力系统通过液压控制装置与模型支架的驱动油路连接，在该模型支架安装支架工况监测装置，后者的检测信号与信号处理系统的输入端连接。
本发明的优点是：结构简单，操作方便，具有相似度高、精确可靠、自动采集、动态反馈的优点；能够满足煤矿采煤工作面矿山压力相似模拟实验中开展上覆岩层移动规律、支架与围岩相互作用关系、顶板合理支护强度、支架适应性评价等方面的测试研究的需求。
附图说明
图1是本发明的总体构成框图；
图2是本发明的模型支架的结构示意图；
图3是图2的后视图；
图4是图2的A-A剖视图；
图5是本发明泵站和液压控制装置的构成示意图；
图6是本发明整体结构和应用状态示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明一种顶板支护相似模拟实验系统，包括泵站动力系统1、液压控制装置2、模型支架3、支架工况监测装置和信号处理系统6，泵站动力系统1通过液压控制装置2与模型支架3的驱动油路连接，在该模型支架3安装支架工况监测装置，后者的检测信号与信号处理系统6的输入端连接。
参见图2-图4，所述的模型支架3包括顶梁31、液压缸32和底座33，两个液压缸32的缸体底端间隔固定在底座33上，两个液压缸32顶端的活塞杆顶端与顶梁31连接，两个液压缸32通过互连管相互连接后，通过油管7与所述的液压控制装置2连接；所述的支架工况监测装置包括位移传感器4和油压传感器5，位移传感器4安装在顶梁31与底座33之间，油压传感器5连接在液压缸32与液压控制装置2之间的油管7上。
参见图1-图6，所述的信号处理系统6包括静态电阻应变仪61和计算机62，所述的位移传感器4和油压传感器5的信号输出端分别通过电缆8和9与静态电阻应变仪61的输入端连接，后者的输出端与计算机62的输入端连接，在该计算机62上设有数据储存器、通信接口和控制接口，数据储存器用于储存监测和计算出的数据，通信接口用于通过网络将有关信息上传；该控制接口用于控制所述的液压控制装置2的工作状态。
所述的泵站动力系统1包括定量泵13、先导式溢流阀11、液压表12和油箱14，定量泵13的入口和出口分别与油箱14和所述的液压控制装置2的一端连接，该液压控制装置2的另一端与所述的液压缸32连接；在该定量泵13的出口还连接有先导式溢流阀11和液压表12。
所述的液压控制装置2包括一个三位四通换向阀22和一个液控单向阀21，三位四通换向阀22的第一端和第二端与该定量泵13的出口连接，三位四通换向阀22的第三端和第四端分别与液控单向阀21的入口和控制端连接；该三位四通换向阀22为电控阀或手动阀，电控阀的控制端与所述的计算机62的控制接口连接。
所述的液压控制装置2设置多组，每一组液压控制装置2连接一组模型支架3的两个液压缸32。
本发明的工作原理和工作过程说明如下：
先将模型支架3安装在实验模型10的开采煤层30内，底座33放置在底板分层40上面，顶梁31顶在顶板分层20的下面。支架模型3是根据煤矿液压支架的结构按照一定的缩放比例制作而成，通过液压控制装置2实现液压缸32活塞杆的升起、下降，实现对顶板的支护。
液压缸32和泵站动力系统1的定量泵13为整个系统提供液压动力，通过油泵启停开关控制动力系统的启动与停止。实验之前，根据顶板的支护强度预先设定主油路压力，操作要点：通过调节先导式溢流阀11调节主油路压力，当主油路的压力高于设定值后，先导式溢流阀11的主阀开启泄液，待油压恢复正常值后，主阀自动关闭，使供液管路的油压基本维持在预定值。整个试验过程中，液压表12实时显示主油路的压力。
位移传感器4用于实时监测支架顶梁31的下沉值，液压传感器用于实时监测立液压缸32缸体内的工作液体的压力，并实时反馈给信号处理系统6。
液压控制装置2在手动控制时候，通过扳动换向阀手柄来改变阀块的位置，根据需要在加压、停止和减压三种状态（三位）之间转换，从而改变立主油路液体的流向，实现模型支架的升、降和静置。
当三位四通换向阀22处于“升”位置时，主油路的液体通过液控单向阀21注入模型支架的液压缸32，活塞杆升起，顶梁31支撑顶板，待液压传感器5读数达到支架的初撑力值时，扳动三位四通换向阀22的换向手柄到“停止”位置，此时，液压缸32与主油路断开，停止注液，液压缸32内液体处于封闭状态，支架开始支撑顶板。
实验过程中，待某次开挖过程结束，需要降低模型支架时，将三位四通换向阀22的手柄扳动到“降”位置，此时液控单向阀21内部的控制油路自动开启，液压缸32的液体流回到油箱14，活塞杆带动顶梁31下降，实现降架、拉移支架。
实验过程中支架顶梁31下沉量、各液压缸32的油压等信号经由采集系统传输至静态电阻应变仪61，后者与计算机62相连接，液压缸32油压、顶梁31下沉等数据同步保存到储存器中用于后续进一步分析，数据（曲线）同步显示在屏幕上，可以直观判断支架的工作状态，适时操作调整支架。

Claims (6)

1.一种顶板支护相似模拟实验系统，其特征在于，包括泵站动力系统1、液压控制装置2、模型支架3、支架工况监测装置和信号处理系统6，泵站动力系统1通过液压控制装置2与模型支架3的驱动油路连接，在该模型支架3安装支架工况监测装置，后者的检测信号与信号处理系统6的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的顶板支护相似模拟实验系统，其特征在于，所述的模型支架3包括顶梁31、液压缸32和底座33，两个液压缸32的缸体底端间隔固定在底座33上，两个液压缸32顶端的活塞杆顶端与顶梁31连接，两个液压缸32通过有关相互连接后与所述的液压控制装置2连接；所述的支架工况监测装置包括位移传感器4和油压传感器5，位移传感器4安装在顶梁31与底座33之间，油压传感器5连接在液压缸32与液压控制装置2之间的油管上。
3.根据权利要求2所述的顶板支护相似模拟实验系统，其特征在于，所述的信号处理系统6包括静态电阻应变仪61和计算机62，所述的位移传感器4和油压传感器5的信号输出端与静态电阻应变仪61的输入端连接，后者的输出端与计算机62的输入端连接，在该计算机62上设有数据储存器、通信接口和控制接口，该控制接口与所述的液压控制装置2连接。
4.根据权利要求3所述的顶板支护相似模拟实验系统，其特征在于，所述的泵站动力系统1包括定量泵13、先导式溢流阀11、液压表12和油箱14，定量泵13的入口和出口分别与油箱14和所述的液压控制装置2的一端连接，该液压控制装置2的另一端与所述的液压缸32连接；在该定量泵13的出口还连接有先导式溢流阀11和液压表12。
5.根据权利要求4所述的顶板支护相似模拟实验系统，其特征在于，所述的液压控制装置2包括一个三位四通换向阀22和一个液控单向阀21，三位四通换向阀22的第一端和第二端与该定量泵13的出口连接，三位四通换向阀22的第三端和第四端分别与液控单向阀21的入口和控制端连接；该三位四通换向阀22为电控阀或手动阀，电控阀的控制端与所述的计算机62的控制接口连接。
6.根据权利要求5所述的顶板支护相似模拟实验系统，其特征在于，所述的液压控制装置2设置多组，每一组液压控制装置2连接一组模型支架3的两个液压缸32。
CN201610630983.6A 2016-08-04 2016-08-04 顶板支护相似模拟实验系统 Pending CN106228887A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610630983.6A CN106228887A (zh) 2016-08-04 2016-08-04 顶板支护相似模拟实验系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610630983.6A CN106228887A (zh) 2016-08-04 2016-08-04 顶板支护相似模拟实验系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106228887A true CN106228887A (zh) 2016-12-14

Family

ID=57546876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610630983.6A Pending CN106228887A (zh) 2016-08-04 2016-08-04 顶板支护相似模拟实验系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106228887A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109339843A (zh) * 2018-09-05 2019-02-15 安徽理工大学 一种适用于相似模拟煤岩层开挖的支撑行走装置
CN112906182A (zh) * 2021-01-11 2021-06-04 中国矿业大学(北京) 一种实验室大尺度模拟煤矿采场系统并实现采场围岩智能控制的模拟平台与方法
CN114912072A (zh) * 2022-05-11 2022-08-16 中煤科工开采研究院有限公司 综采工作面压力预测方法、装置、设备和存储介质
CN115306459A (zh) * 2022-06-21 2022-11-08 山东大学 一种沿空留巷单元支架与墩柱组合模拟装置及试验方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102261972A (zh) * 2011-04-19 2011-11-30 中国矿业大学(北京) 煤矿综采支架与围岩关系实验平台
CN203500178U (zh) * 2013-08-31 2014-03-26 西安科技大学 大流量液控单向阀试验台用液压系统
CN203858241U (zh) * 2014-04-14 2014-10-01 中国矿业大学 一种模拟煤层开采试验装置
CN104198207A (zh) * 2014-09-19 2014-12-10 西安科技大学 一种大型巷道支护实验室模拟系统及方法
CN105243955A (zh) * 2015-11-05 2016-01-13 安徽理工大学 一种采煤支护模拟系统
CN105784967A (zh) * 2016-03-07 2016-07-20 太原理工大学 一种用于煤矿相似模拟实验的应力位移连续测量方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102261972A (zh) * 2011-04-19 2011-11-30 中国矿业大学(北京) 煤矿综采支架与围岩关系实验平台
CN203500178U (zh) * 2013-08-31 2014-03-26 西安科技大学 大流量液控单向阀试验台用液压系统
CN203858241U (zh) * 2014-04-14 2014-10-01 中国矿业大学 一种模拟煤层开采试验装置
CN104198207A (zh) * 2014-09-19 2014-12-10 西安科技大学 一种大型巷道支护实验室模拟系统及方法
CN105243955A (zh) * 2015-11-05 2016-01-13 安徽理工大学 一种采煤支护模拟系统
CN105784967A (zh) * 2016-03-07 2016-07-20 太原理工大学 一种用于煤矿相似模拟实验的应力位移连续测量方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
贾立锋，裴伯康，梁冰，孙维吉，曲瑞: "相似模拟实验支架阻力监测装置的研制及应用", 《辽宁工程技术大学学报:自然科学版》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109339843A (zh) * 2018-09-05 2019-02-15 安徽理工大学 一种适用于相似模拟煤岩层开挖的支撑行走装置
CN109339843B (zh) * 2018-09-05 2022-02-11 安徽理工大学 一种适用于相似模拟煤岩层开挖的支撑行走装置
CN112906182A (zh) * 2021-01-11 2021-06-04 中国矿业大学(北京) 一种实验室大尺度模拟煤矿采场系统并实现采场围岩智能控制的模拟平台与方法
CN114912072A (zh) * 2022-05-11 2022-08-16 中煤科工开采研究院有限公司 综采工作面压力预测方法、装置、设备和存储介质
CN115306459A (zh) * 2022-06-21 2022-11-08 山东大学 一种沿空留巷单元支架与墩柱组合模拟装置及试验方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106228887A (zh) 顶板支护相似模拟实验系统
US11008830B2 (en) Stratified waterflooding apparatus
CN101514926B (zh) 煤岩体地应力连续测试装置及方法
CN100390357C (zh) 隧道结构、围岩及地下水相互作用的模拟试验台
CN103674597B (zh) 煤矿突水模型试验用双向变截面水压承载循环试验系统
CN102425404A (zh) 油井分层测压、分层产能测试的方法
CN105865820B (zh) 一种用于模拟深部巷道开挖的室内试验装置及方法
CN206132761U (zh) 监测地下水渗流、沉降的灌注一体室内试验装置
CN106950070A (zh) 用于矩形顶管顶进施工全过程模拟的试验装置
CN106324226A (zh) 监测地下水渗流、沉降的灌注一体室内试验装置与方法
CN104568595A (zh) 一种煤层开采底板注浆减渗模拟试验系统
CN205067291U (zh) 一种注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置
CN105649583A (zh) 一种电控智能完井测调系统和方法
CN109709308A (zh) 一种采水型地裂缝物理模型试验装置及试验方法
CN104818983B (zh) 油藏溶洞垮塌与裂缝闭合过程的物理模型试验系统及方法
CN101852696B (zh) 一种双向进压液压装置
CN204359770U (zh) 深埋隧道突水灾害二维物理模拟试验系统
CN105628590A (zh) 一种用于破碎岩石水砂两相渗流的试验装置
CN105372390A (zh) 一种三维注浆试验装置及试验方法
CN210513955U (zh) 水力耦合作用下井壁承载特性的模拟试验装置
CN105181557A (zh) 一种注射器式和泵站式兼容的渗透试验装置
CN109470624B (zh) 一种室内上覆岩层离层充水及渗透模拟系统
CN206505073U (zh) 一种用于巷道围岩支护与变形的相似模拟材料实验装置
CN201826828U (zh) 一种油气钻井节流压力自动监控系统
CN207263549U (zh) 一种真三轴大型深部矿井巷道模型试验机的压力水系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161214

RJ01 Rejection of invention patent application after publication