CN107741356B - 可变预紧力作用下不同尺度破碎煤岩压缩承载实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了可变预紧力作用下不同尺度破碎煤岩压缩承载实验装置,包括固定装置、滑动装置与监测装置,其特征在于:所述的固定装置包括底固定板、上固定板、前固定板、后固定板、三角阻止块、固定拉杆、承载轴心;所述的滑动装置包括左移动板、左调位板、左滑移块、左导轨杆与右移动板、右调位板、右滑移块、右导轨杆;所述的监测装置包括左调节螺母、左限位卡环、左导向栓、左紧固弹簧、左千分表、左高位紧固块与右调节螺母、右限位卡环、右导向栓、右紧固弹簧、右千分表、右高位紧固块。本发明具有结构精巧、便于操作与实验数据可靠的优点,实现了不同尺度破碎煤岩在不同预紧力作用下承载能力与变形机制的物理模拟实验研究。

Description

可变预紧力作用下不同尺度破碎煤岩压缩承载实验装置
技术领域
本发明涉及一种破碎煤岩承载实验装置,特别涉及到预紧力作用下破碎煤岩实验装置,属于岩土工程实验设备领域。
背景技术
由于地质构造、水文条件、煤岩力学性质、顶板管理等差异,各矿区巷道围岩塑性破坏程度不一,对巷道破碎围岩的预紧锚固更是千差万别。同时,煤岩柱尺寸的大小也决定了巷道围岩的稳定性,为保证巷道围岩的稳定性,大部分矿井煤岩柱尺寸较大,极大浪费了煤柱资源或开掘效率,减小煤柱尺寸可以提高煤炭的回采率,但是煤柱尺寸太小不能支撑顶板压力,工作面的安全生产难以保证。因此,寻求煤岩柱尺寸与巷道围岩预紧锚固的关系就显得尤为重要。
目前,对于煤岩柱与巷道锚固围岩稳定性的关系研究相对较少,而进行不同预紧力作用下的破碎煤岩承载特性的物理实验研究更是鲜为人知。本发明可变预紧力作用下不同尺度破碎煤岩压缩承载实验装置,通过对两端不同预紧力作用下破碎煤岩单轴压缩实验,分析不同轴向载荷作用下的破碎煤岩的轴向变形与水平变形关系,确定破碎煤岩尺寸与锚固预紧力之间的关系,实现了不同预紧力、不同煤岩尺度条件下的承载特性研究。本发明具有结构精巧、便于操作、实验数据可靠的优点,为煤岩柱尺寸留设及破碎围岩预紧力锚固的选择提供了参考。
发明内容
针对煤炭采掘过程中过大的煤岩柱尺寸留设造成煤炭资源浪费及开掘成本高的不足,合理优化煤岩柱尺寸与巷道破碎围岩锚固预紧力大小的协同。本发明提出可变预紧力作用下不同尺度破碎煤岩压缩承载实验装置,该装置具有设计合理,操作简便、模拟准确、监测全面等特点,易于实现采掘环境下煤岩柱留设与巷道围岩协同控制的实验需要。
为实现上述目的,本发明的技术方案是:可变预紧力作用下不同尺度破碎煤岩压缩承载实验装置,包括固定装置、滑动装置与监测装置,其特征在于:所述的固定装置包括底固定板、上固定板、前固定板、后固定板、三角阻止块、固定拉杆、承载轴心;所述的滑动装置包括左移动板、左调位板、左滑移块、左导轨杆与右移动板、右调位板、右滑移块、右导轨杆;所述的监测装置包括左调节螺母、左限位卡环、左导向栓、左紧固弹簧、左千分表、左高位紧固块与右调节螺母、右限位卡环、右导向栓、右紧固弹簧、右千分表、右高位紧固块。
进一步,所述的固定装置,其特征在于:底固定板上开有螺栓孔,前固定板与后固定板上焊接三角阻止块,前固定板、后固定板均开设四个螺栓孔,紧固螺栓分别通过对应的前固定板、后固定板上的螺栓孔与底固定板上的螺栓孔进行紧固,上固定板上设置承载轴心,固定拉杆通过杆头丝口旋转进入上固定板上螺栓孔实现固定拉杆与上固定板连接。
进一步,所述的滑动装置,其特征在于:左移动板与左调位板通过焊接连接,左调位板上每隔20mm开设一对间距50mm的调节孔,左导轨杆通过螺栓穿越左导轨孔固定于底固定板上,左导轨杆上设置左滑移块,左滑移块上设置四个调节孔,且左滑移块上调节孔间排距与左调位板上左调节孔间排距相同,左滑移块与左调位板通过左调节栓进行紧固。
进一步,所述的滑动装置,其特征在于:右移动板与右调位板通过焊接连接,右调位板上每隔20mm开设一对间距50mm的调节孔,右导轨杆通过螺栓穿越右导轨孔固定于底固定板上,右导轨杆上设置右滑移块,右滑移块上设置四个调节孔,且右滑移块上调节孔间排距与右调位板上右调节孔间排距相同,右滑移块与右调位板通过右调节栓进行紧固。
进一步,所述的监测装置,其特征在于:左高位紧固块通过焊接与左导轨杆固定,左高位紧固块上设置有圆孔,左导向栓穿越左高位紧固块上的圆孔,左导向栓一端通过丝口与左限位卡环连接,左导向栓另一端通过左调节螺母与左导向栓相接,左紧固弹簧一端镶嵌在左限位卡环上,左紧固弹簧另一端与左调位板接触,左千分表针头接触左调位板,左千分表通过磁吸底座固定在底固定板上。
进一步,所述的监测装置,其特征在于:右高位紧固块通过焊接与右导轨杆固定,右高位紧固块上设置有圆孔,右导向栓穿越右高位紧固块上的圆孔,右导向栓一端通过丝口与右限位卡环连接,右导向栓另一端通过右调节螺母与右导向栓相接,右紧固弹簧一端镶嵌在右限位卡环上,右紧固弹簧另一端与右调位板接触,右千分表针头接触右调位板,右千分表通过磁吸底座固定在底固定板上。
本发明的优点和有益效果是:采用固定装置、滑动装置及监测装置实现了不同预紧力、不同煤岩柱尺寸条件下破碎煤岩的承载特性研究,运用物理模拟方法再现了煤炭回采过程中即定煤岩尺寸条件下不同预紧力对破碎煤岩承载特性的影响,实现了不同尺度破碎煤岩在不同预紧力作用下承载能力与变形机制的物理模拟实验研究。
附图说明
图1是实现本发明可变预紧力作用下不同尺度破碎煤岩压缩承载实验装置俯视图。
图2是图1的主视图。
图3是图1的右视图。
图中:1为左移动板;2为底固定板;3为左调位板;4为左滑移块;5为左导轨孔;6为左紧固弹簧;7为左限位卡环;8为左调节螺母;9为左导向栓;10为左导轨杆;11为左高位紧固块;12为左调节孔;13为左千分表;14为左调节栓;15为前固定板;16为螺栓孔;17为上固定板;18为承载轴心;19为固定拉杆;20为三角阻止块;21为紧固螺栓;22为后固定板;23为右移动板;24为右调位板;25为右滑移块;26为右导轨孔、27为右紧固弹簧、28为右限位卡环、29为右调节螺母、30为右导向栓、31为右导轨杆、32为右高位紧固块、33为右调节孔、34为右千分表、35为右调节栓。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的描述。
本发明提供了可变预紧力作用下不同尺度破碎煤岩压缩承载实验装置。
如图1~3所示,本发明装置包括固定装置、滑动装置与监测装置,固定装置包括底固定板2、上固定板17、前固定板15、后固定板22、三角阻止块20、固定拉杆19、承载轴心18;滑动装置包括左移动板1、左调位板3、左滑移块4、左导轨杆5与右移动板23、右调位板24、右滑移块25、右导轨杆31;监测装置包括左调节螺母8、左限位卡环7、左导向栓9、左紧固弹簧6、左千分表13、左高位紧固块11与右调节螺母29、右限位卡环28、右导向栓30、右紧固弹簧27、右千分表34、右高位紧固块32。
底固定板2上开有螺栓孔,前固定板15与后固定板22上焊接三角阻止块20,前固定板15、后固定板22均开设四个螺栓孔,紧固螺栓21分别通过对应的前固定板15、后固定板22上的螺栓孔与底固定板2上的螺栓孔进行紧固,上固定板17上设置承载轴心18,固定拉杆19通过杆头丝口旋转进入上固定板17上螺栓孔16实现固定拉杆19与上固定板17连接。
左移动板1与左调位板3通过焊接连接,左调位板3上每隔20mm开设一对间距50mm的调节孔,左导轨杆10通过螺栓穿越左导轨孔5固定于底固定板2上,左导轨杆10上设置左滑移块4,左滑移块4上设置四个调节孔,且左滑移块4上调节孔间排距与左调位板3上左调节孔12间排距相同,左滑移块4与左调位板3通过左调节栓14进行紧固。
右移动板23与右调位板24通过焊接连接,右调位板24上每隔20mm开设一对间距50mm的调节孔,右导轨杆31通过螺栓穿越右导轨孔26固定于底固定板2上,右导轨杆31上设置右滑移块25,右滑移块25上设置四个调节孔,且右滑移块25上调节孔间排距右调位板24上调节孔33间排距相同,右滑移块25与右调位板24通过右调节栓35进行紧固。
左高位紧固块11通过焊接与左导轨杆5固定,左高位紧固块11上设置有圆孔,左导向栓9穿越左高位紧固块11上的圆孔,左导向栓9一端通过丝口与左限位卡环7连接,左导向栓9另一端通过左调节螺母8与左导向栓9相接,左紧固弹簧6一端镶嵌在左限位卡环7上,左紧固弹簧6另一端与左调位板3接触,左千分表13针头接触左调位板3,左千分表13通过磁吸底座固定在底固定板2上。
右高位紧固块32通过焊接与右导轨杆31固定,右高位紧固块32上设置有圆孔,右导向栓30穿越右高位紧固块32上的圆孔,右导向栓30一端通过丝口与右限位卡环28连接,右导向栓30另一端通过右调节螺母29与右导向栓30相接,右紧固弹簧27一端镶嵌在右限位卡环28上,右紧固弹簧27另一端与右调位板24接触,右千分表34针头接触右调位板24,右千分表34通过磁吸底座固定在底固定板2上。
将本装置整体放置在压力实验机底部加载轴上,并在本装置装填空间内装填实验材料,放置上固定板17及承载铁块,调节压力实验机使上部加载轴与承载铁块接触。
对实验材料两端施加水平预紧力,清零千分表后进行单轴压缩实验,完成预紧力作用下实验材料承载力学实验。
本发明的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述,而是根据权利要求加以限定。

Claims (1)

1.可变预紧力作用下不同尺度破碎煤岩压缩承载实验装置,包括固定装置、滑动装置与监测装置,其特征在于:所述的固定装置包括底固定板、上固定板、前固定板、后固定板、三角阻止块、固定拉杆、承载轴心;底固定板上开有螺栓孔,前固定板与后固定板上焊接三角阻止块,前固定板、后固定板均开设四个螺栓孔,紧固螺栓分别通过对应的前固定板、后固定板上的螺栓孔与底固定板上的螺栓孔进行紧固,上固定板上设置承载轴心,固定拉杆通过杆头丝口旋转进入上固定板上螺栓孔实现固定拉杆与上固定板连接;
所述的滑动装置包括左移动板、左调位板、左滑移块、左导轨杆与右移动板、右调位板、右滑移块、右导轨杆;左移动板与左调位板通过焊接连接,左调位板上每隔20mm开设一对间距50mm的调节孔,左导轨杆通过螺栓穿越左导轨孔固定于底固定板上,左导轨杆上设置左滑移块,左滑移块上设置四个调节孔,且左滑移块上调节孔间排距与左调位板上左调节孔间排距相同,左滑移块与左调位板通过左调节栓进行紧固;右移动板与右调位板通过焊接连接,右调位板上每隔20mm开设一对间距50mm的调节孔,右导轨杆通过螺栓穿越右导轨孔固定于底固定板上,右导轨杆上设置右滑移块,右滑移块上设置四个调节孔,且右滑移块上调节孔间排距与右调位板上右调节孔间排距相同,右滑移块与右调位板通过右调节栓进行紧固;所述的监测装置包括左调节螺母、左限位卡环、左导向栓、左紧固弹簧、左千分表、左高位紧固块与右调节螺母、右限位卡环、右导向栓、右紧固弹簧、右千分表、右高位紧固块;左高位紧固块通过焊接与左导轨杆固定,左高位紧固块上设置有圆孔,左导向栓穿越左高位紧固块上的圆孔,左导向栓一端通过丝口与左限位卡环连接,左导向栓另一端通过左调节螺母与左导向栓相接,左紧固弹簧一端镶嵌在左限位卡环上,左紧固弹簧另一端与左调位板接触,左千分表针头接触左调位板,左千分表通过磁吸底座固定在底固定板上;右高位紧固块通过焊接与右导轨杆固定,右高位紧固块上设置有圆孔,右导向栓穿越右高位紧固块上的圆孔,右导向栓一端通过丝口与右限位卡环连接,右导向栓另一端通过右调节螺母与右导向栓相接,右紧固弹簧一端镶嵌在右限位卡环上,右紧固弹簧另一端与右调位板接触,右千分表针头接触右调位板,右千分表通过磁吸底座固定在底固定板上。
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