CN107037197A - 一种矿用相似材料二维模拟试验系统 - Google Patents

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刘萍
王春华
康向涛
韩森
刘怀谦
郑上上
费雄
王仲良
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Abstract

本发明公开了一种矿用相似材料二维模拟试验系统，它包括基座（4）、系统悬梁（1）和与基座（4）及系统悬梁（1）左右侧固定连接的支撑臂（2），其特征在于：前挡板（15）一端与左支撑臂活动连接；另一端与右支撑臂固定连接；后部挡板（18）与支撑臂（2）活动连接；本发明解决了现有技术的矿用相似材料二维模拟试验系统前后挡板均使用长为300cm，高为14cm的槽型钢板存在的操作复杂、安全隐患大，易弯曲变形；建模的材料压实主要是依托人工用力反复夯实完成，尤其是当模型较大较高时，需要的材料至少在4吨以上，压实工作就显得尤为困难，不仅费时费力，效率低下，而且在后期人的精力殆尽，压实效果大打折扣，从而影响到试验的准确性等技术问题。

Description

一种矿用相似材料二维模拟试验系统
技术领域
本发明属于采矿工程及岩土工程领域中的相似材料模拟试验；尤其涉及一种矿用相似材料二维模拟试验系统。
背景技术
相似材料模拟试验可以综合考虑地下工程的结构以及岩体力学状态，通过不同材料的合理比例匹配，按照矿山实际地质赋存条件和研究对象测试需要，科学地搭建出等地质条件的相应缩小比例模型，然后根据研究步骤有序开挖或采煤，观测上覆煤（岩）层移动、变形和破坏等状况，结合现有的理论基础，进而推衍现场问题发生机理，从而为矿山安全高效开采以及岩土类工程顺利实施提供重要支撑判据。
就目前而言，在搭建二维相似模拟试验模型过程中，由于试验系统本身存在的问题，致使建模过程费时费力，并且效果不佳。传统的试验系统前后挡板均使用长为300cm，高为14cm的槽型钢板，通过系统上部的提升装置将其提升到预定高度，再人工将其贴近系统两端的支撑臂，用螺母拧紧，通常情况下搭建一个完整的模型需要22-24块挡板，当模型晾干到可以开挖的程度时，还需要将这些前后挡板全部卸下，且此过程至少需要3人同时配合作业，如此一来，光是拆卸挡板就需要耗费大量的人力和时间，而且每块挡板的重量至少有20Kg，如果在此过程中稍有不慎，导致挡板突然砸下来，后果是不堪设想的，并且由于挡板反复使用，会发生弯曲变形，导致其无法与支撑臂上的孔一一对应，螺母不能正常拧紧。另外，在现有技术中，建模的材料压实主要是依托人工用力反复夯实完成，尤其是当模型较大较高时，需要的材料至少在4吨以上，压实工作就显得尤为困难，不仅费时费力，效率低下，而且在后期人的精力殆尽，压实效果大打折扣，从而影响到试验的准确性。
发明内容：
本发明要解决的技术问题：提供一种矿用相似材料二维模拟试验系统，以解决现有技术的矿用相似材料二维模拟试验系统前后挡板均使用长为300cm，高为14cm的槽型钢板存在的操作复杂、安全隐患大，易弯曲变形；建模的材料压实主要是依托人工用力反复夯实完成，尤其是当模型较大较高时，需要的材料至少在4吨以上，压实工作就显得尤为困难，不仅费时费力，效率低下，而且在后期人的精力殆尽，压实效果大打折扣，从而影响到试验的准确性等技术问题。
本发明技术方案：
一种矿用相似材料二维模拟试验系统，它包括基座、系统悬梁和与基座及系统悬梁左右侧固定连接的支撑臂，前挡板（一端与左支撑臂活动连接；另一端与右支撑臂固定连接；后部挡板与支撑臂活动连接。
所述前挡板高度为28厘米；每一块前挡板（一端与左支撑臂通过铰链活动连接；另一端通过插销与有支撑臂固定连接。
后部挡板左右侧通过转轴与支撑臂活动连接；后部挡板从中间竖直分开为二个独立组件挡板。
它还包括捣实装置，所述捣实装置包括震动加载器，震动加载器左右侧通过连杆与压筒连接；震动加载器上设置有扶手。
二个独立组件挡板上分别设置有后部挡板把手。
后部挡板通过液压泵控制。
本发明的有益效果：
本发明与现有技术相比，主要优点为：通过改进前后挡板的结构和连接关系，避免了重复拆卸作业，节省人力物力，提高了作业效率，保证了试验的安全性和科学性；通过改变挡板的结构，提高了前后挡板的强度，降低了挡板受压容易变形的缺陷；改进后的压实装置提高了压实速度和质量，减少了人为影响，减轻了作业负荷，降低了劳动程度，使得压实后的模型更加逼近现场实际，对于高效安全地进行科学试验有着重要意义；本发明解决了现有技术的矿用相似材料二维模拟试验系统前后挡板均使用长为300cm，高为14cm的槽型钢板存在的操作复杂、安全隐患大，易弯曲变形；建模的材料压实主要是依托人工用力反复夯实完成，尤其是当模型较大较高时，需要的材料至少在4吨以上，压实工作就显得尤为困难，不仅费时费力，效率低下，而且在后期人的精力殆尽，压实效果大打折扣，从而影响到试验的准确性等技术问题。
附图说明：
图1是现有技术矿用相似材料二维模拟试验系统前、后结构示意图；
图2是现有技术矿用相似材料二维模拟试验系统前、后挡板结构示意图；
图3是现有技术矿用相似材料二维模拟试验系统提升装置结构示意图；
图4是现有技术矿用相似材料二维模拟试验系统捣实装置结构示意图；
图5是本发明改进后矿用相似材料二维模拟试验系统前部结构示意图；
图6是本发明改进后矿用相似材料二维模拟试验系统后部结构示意图；
图7是本发明改进后矿用相似材料二维模拟试验系统整体结构示意图；
图8是本发明改进后矿用相似材料二维模拟试验系统捣实装置结构示意图；
图中：1-系统悬梁，2-支撑臂，3-螺纹孔，4-基座，5-14cm挡板，6-提升装置，7-提升控制器，8-提升吊环，9-上部加压器，10-侧部加压器，11-插销，12-插销把手，13-卡槽，14-铰链，15-前挡板，16-转轴，17-后部挡板把手，18-后部挡板，19-微机测控数据仪，20-试验计算机，21-震动加载器，22-扶手，23-连杆，24-压筒。
具体实施方式：
一种矿用相似材料二维模拟试验系统，它包括基座4、系统悬梁1和与基座4及系统悬梁1左右侧固定连接的支撑臂2，前挡板15一端与左支撑臂活动连接；另一端与右支撑臂固定连接；后部挡板18与支撑臂2活动连接。
为了保证前挡板的受压强度，又能保证人工压实时的便利性；方便人工压实操作；特将前挡板15高度设为28厘米；每一块前挡板15一端与左支撑臂通过铰链活动连接；另一端通过插销11与有支撑臂固定连接；使得开启和关闭前部挡板时便捷省力。
后部挡板18左右侧通过转轴与支撑臂2活动连接；后部挡板18从中间竖直分开为二个独立组件挡板。二个独立组件挡板上分别设置有后部挡板把手17；后部挡板18通过液压泵来实现开启和关闭。
所述捣实装置包括震动加载器21，震动加载器21左右侧通过连杆23与压筒24连接；震动加载器21上设置有扶手22；辅料累积到一定厚度时，暂停倒料，使用捣实装置进行压实，握住扶手22，启动震动加载器21，均匀滚动压筒24，利用装置的震动进行压实。为防止压筒24发生粘连，捣实前需要涂油。

Claims (6)

1.一种矿用相似材料二维模拟试验系统，它包括基座（4）、系统悬梁（1）和与基座（4）及系统悬梁（1）左右侧固定连接的支撑臂（2），其特征在于：前挡板（15）一端与左支撑臂活动连接；另一端与右支撑臂固定连接；后部挡板（18）与支撑臂（2）活动连接。
2.根据权利要求1所述的一种矿用相似材料二维模拟试验系统，其特征在于：所述前挡板（15）高度为28厘米；每一块前挡板（15）一端与左支撑臂通过铰链活动连接；另一端通过插销与有支撑臂固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种矿用相似材料二维模拟试验系统，其特征在于：后部挡板（18）左右侧通过转轴与支撑臂（2）活动连接；后部挡板（18）从中间竖直分开为二个独立组件挡板。
4.根据权利要求1所述的一种矿用相似材料二维模拟试验系统，其特征在于：它还包括捣实装置，所述捣实装置包括震动加载器（21），震动加载器（21）左右侧通过连杆（23）与压筒（24）连接；震动加载器（21）上设置有扶手（22）。
5.根据权利要求3所述的一种矿用相似材料二维模拟试验系统，其特征在于：二个独立组件挡板上分别设置有后部挡板把手（17）。
6.根据权利要求3所述的一种矿用相似材料二维模拟试验系统，其特征在于：后部挡板（18）通过液压泵控制。
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