CN107703278A - 一种煤岩层倾角与加载位置可调节加载相似模拟试验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤岩层倾角与加载位置可调节加载相似模拟试验平台，它包括固定底座（1），固定底座（1）的平台上设置有可倾斜机架（3），固定底座（1）左右两端固定有移动加载板竖直滑轨（7），移动加载板（17）两端固定有滑块，滑块安装在移动加载板竖直滑轨（7）内；左右两端的移动加载板竖直滑轨（7）上固定有水平加载装置；解决了现有技术的岩层倾角与加载模拟装置由于煤层加载不能全方位进行，导致煤层的相似模拟试验结果精度低，不能有效模拟煤层变形破坏机理、岩层运移特征、原岩应力监测等；解决了现有技术采用整体钢架组合形式笨重，搭建倾斜模型时需对试验台底部垫高来使试验台倾斜，浪费大量人力和不够便捷等技术问题。
Description
技术领域
本发明属于岩层倾角与加载模拟实验技术，尤其涉及一种煤岩层倾角与加载位置可调节加载相似模拟试验平台。
背景技术
相似模拟试验可以完成岩土工程和采矿工程中实验室尺度的巷道(或隧道)变形破坏机理、岩层运移特征、原岩应力监测等方面的研究。目前，国内所拥有的相似模拟试验平台有如下特点和缺点：
1）使用各种相似模型材料，但大多试验平台尺寸固定，无法实现在任意位置垂直加载载荷。
2）整体钢架组合形式笨重，搭建倾斜模型时需对试验台底部垫高来使试验台倾斜。这样的做法不仅浪费大量人力、不够便捷，并且由于没有防倒塌装置容易使试验台在搭建过程中重心不稳倒塌，造成人员伤亡和实验的失败。
3）现有技术的煤层加载不能全方位进行，导致煤层的相似模拟试验结果精度低，不能有效模拟煤层变形破坏机理、岩层运移特征、原岩应力监测等。
发明内容：
本发明要解决的技术问题：提供一种煤岩层倾角与加载位置可调节加载相似模拟试验平台，以解决现有技术的岩层倾角与加载模拟装置由于煤层加载不能全方位进行，导致煤层的相似模拟试验结果精度低，不能有效模拟煤层变形破坏机理、岩层运移特征、原岩应力监测等；由于试验平台尺寸固定，无法实现在任意位置垂直加载载荷；现有技术采用整体钢架组合形式笨重，搭建倾斜模型时需对试验台底部垫高来使试验台倾斜。这样的做法不仅浪费大量人力、不够便捷，并且由于没有防倒塌装置容易使试验台在搭建过程中重心不稳倒塌，造成人员伤亡和实验的失败等技术问题。
本发明技术方案：
一种煤岩层倾角与加载位置可调节加载相似模拟试验平台，它包括固定底座；固定底座的平台上设置有可倾斜机架，固定底座左右两端固定有移动加载板竖直滑轨，移动加载板两端固定有滑块，滑块安装在移动加载板竖直滑轨内；左右两端的移动加载板竖直滑轨上固定有水平加载装置。
所述水平加载装置包括可拆卸式液压缸，可拆卸式液压缸通过螺栓固定在移动加载板竖直滑轨上；可拆卸式液压缸顶端固定有加载板，由可拆卸式液压缸推动前侧钢板施加需要的水平应力。
固定底座的平台通过底座支架固定连接；底座支架固定在固定底座上。
固定底座平台与可倾斜机架的连接处安装有测角仪；可倾斜机架与固定底座平台的连接处为铰接。
固定底座平台与可倾斜机架活动端之间设置有千斤顶。
倾斜机架左右两侧固定有水平激光仪竖直滑轨，水平激光仪竖直滑轨内安装有水平激光仪。
移动加载板包括上底板和下底板，上底板与塔吊连接；上底板与下底板之间通过液压缸连接。
本发明的有益效果：
本发明结构设计合理，操作简便，精度高且安全性好，能够按试验的要求随时调整角度(8°~45°)。能够对不同倾角的煤层和岩层进行材料相似模拟试验，通过观察和测量，来研究真实地下开采过程中的矿压显现规律，有利于对地下开采过程进行有效的支护，为地下开采工作的安全施工提供保障。
本发明中可倾斜机架的移动由机械操作，无需人工搬移，节省人力。千斤顶不仅可以移架，也可起到防止倒架的作用。设置测角仪，可使可倾斜机架的倾斜角度更加精准。设置水平激光仪装置，使相似材料的铺填厚度和平整度更加准确，使模型和现实的地质情况更接近。水平激光仪可随意拆卸，方便水平激光仪的保护和使用。
本发明中使用小型塔吊实现移动加载板垂直往复运动，达到预期位置用螺栓予以固定，通过液压缸给予煤岩层施加压力，最终实现垂直施加应力或者载荷；在左右两端的移动加载板竖直滑轨上固定水平加载装置，水平加载装置包括可拆卸式液压缸，可拆卸式液压缸通过螺栓固定在移动加载板竖直滑轨上；可拆卸式液压缸顶端固定有加载板；由可拆卸式液压缸推动加载板给煤层施加需要的水平应力；操作简单且安全。
本发明可同时施加垂直应力和水平应力，解决了现有技术的岩层倾角与加载模拟装置由于煤层加载不能全方位进行，导致煤层的相似模拟试验结果精度低，不能有效模拟煤层变形破坏机理、岩层运移特征、原岩应力监测等问题；解决了由于试验平台尺寸固定，无法实现在任意位置垂直加载载荷；
本发明通过可倾斜机架，解决了现有技术采用整体钢架组合形式笨重，搭建倾斜模型时需对试验台底部垫高来使试验台倾斜，这样的做法不仅浪费大量人力、不够便捷，并且由于没有防倒塌装置容易使试验台在搭建过程中重心不稳倒塌，造成人员伤亡和实验的失败等技术问题。
附图说明：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明右侧结构示意图；
图中：1-固定底座；2-底座支架；3-可倾斜机架；4-测角仪；5-千斤顶；6-螺孔；7-移动加载板竖直滑轨；8-水平激光仪竖直滑轨9-液压缸；10-塔吊；11-煤岩层；12-螺栓；13-移动加载板螺栓固定处；14-转轴；15-激光灯；16-刻度盘；17-移动加载板；18-水平激光仪；19-千斤顶底座；20-可拆卸式液压缸。
具体实施方式：
一种煤岩层倾角与加载位置可调节加载相似模拟试验平台，它包括固定底座1，固定底座1的平台上设置有可倾斜机架3，固定底座1左右两端固定有移动加载板竖直滑轨7，移动加载板17两端固定有滑块，滑块安装在移动加载板竖直滑轨7内；左右两端的移动加载板竖直滑轨7上固定有水平加载装置。
所述水平加载装置包括可拆卸式液压缸20，可拆卸式液压缸20通过螺栓固定在移动加载板竖直滑轨7上；可拆卸式液压缸20顶端固定有加载板，各个加载板可由外部控制器控制具体某个液压缸加压。或通过人工控制某个液压缸加压，由可拆卸式液压缸推动前侧钢板施加需要的水平应力。
固定底座1的平台通过底座支架2固定连接；底座支架2固定在固定底座1上。
固定底座1平台与可倾斜机架3的连接处安装有测角仪4；可倾斜机架3与固定底座1平台的连接处为铰接。
固定底座1平台与可倾斜机架3活动端之间设置有千斤顶5。当需要不同倾角的煤岩层时，可以通过操作千斤顶5来抬升可倾斜机架煤岩层倾角；
倾斜机架3左右两侧固定有水平激光仪竖直滑轨8，水平激光仪竖直滑轨8内安装有水平激光仪18；水平激光仪18包括滚轮、转轴14和激光灯15以及刻度盘16；刻度盘指针用来指示煤岩层倾角，转轴使激光灯15和刻度盘16指针指向同一倾角，实验者可根据激光灯指示进行铺设煤、岩层，有利于实验时保持煤、岩层埋藏厚度一致
移动加载板17包括上底板和下底板，上底板与塔吊10连接；上底板与下底板之间通过液压缸9连接。滑块与左右侧竖直滑轨滑动连接，滑块沿左右侧竖直滑轨由塔吊10吊起做垂直往复运动，达到预期位置用螺栓予以固定，通过液压缸给予煤岩层施加压力。
Claims (7)
1.一种煤岩层倾角与加载位置可调节加载相似模拟试验平台，它包括固定底座（1），其特征在于：固定底座（1）的平台上设置有可倾斜机架（3），固定底座（1）左右两端固定有移动加载板竖直滑轨（7），移动加载板（17）两端固定有滑块，滑块安装在移动加载板竖直滑轨（7）内；左右两端的移动加载板竖直滑轨（7）上固定有水平加载装置。
2.根据权利要求1所述的一种煤岩层倾角与加载位置可调节加载相似模拟试验平台，其特征在于：所述水平加载装置包括可拆卸式液压缸（20），可拆卸式液压缸（20）通过螺栓固定在移动加载板竖直滑轨（7）上；可拆卸式液压缸（20）顶端固定有加载板。
3.根据权利要求1所述的一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式多尺度加载相似模拟试验平台，其特征在于：固定底座（1）的平台通过底座支架（2）固定连接；底座支架（2）固定在固定底座（1）上。
4.根据权利要求1所述的一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式多尺度加载相似模拟试验平台，其特征在于：固定底座（1）平台与可倾斜机架（3）的连接处安装有测角仪（4）；可倾斜机架（3）与固定底座（1）平台的连接处为铰接。
5.根据权利要求1所述的一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式多尺度加载相似模拟试验平台，其特征在于：固定底座（1）平台与可倾斜机架（3）活动端之间设置有千斤顶（5）。
6.根据权利要求1所述的一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式多尺度加载相似模拟试验平台，其特征在于：倾斜机架（3）左右两侧固定有水平激光仪竖直滑轨（8），水平激光仪竖直滑轨（8）内安装有水平激光仪（18）。
7.根据权利要求1所述的一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式多尺度加载相似模拟试验平台，其特征在于：移动加载板（17）包括上底板和下底板，上底板与塔吊（10）连接；上底板与下底板之间通过液压缸（9）连接。
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