CN112505299A - 一种新型多尺寸相似材料模拟试验巷道预留装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多尺寸相似模拟试验巷道预留装置及方法，包括水平底板、左圆弧板、右圆弧板、半圆筒状顶板、三角形支座和伞状支撑杆件；所述半圆筒状顶板底部左侧边和右侧边分别设置在所述左圆弧板和所述右圆弧板的上侧边上；所述水平底板、所述半圆筒状顶板、所述左圆弧板和所述右圆弧板之间设置有所述伞状支撑杆件。本发明通过在相似材料铺设之前放入了巷道预留装置，等铺设好相似材料后，拆去巷道预留装置，从而形成巷道。使用本装置成功的解决了室内相似材料模拟试验过程中巷道模型难以拆除的问题，又因其塑形简单、尺寸可调节、拆除方便从而大大降低了试验整体失败的几率和减少人力物力上的浪费。

Description

一种新型多尺寸相似材料模拟试验巷道预留装置

技术领域

本发明属于矿山开采室内相似模拟试验技术领域，具体涉及一种新型多尺寸相似材料模拟试验巷道预留装置。

背景技术

在地下矿井开采过程中，由于各种自然条件的限制，井下还不能观测到由于开挖造成的采掘工作面周围岩层的破坏和移动过程。通过模拟试验可以使情景再现，从而进一步认识矿山压力形成的机理，对于寻求有效的岩层控制途径是非常有益的。

相似材料模拟试验方法的实质是：用与原型力学性质相似的材料按照几何相似的一定比例缩制成试验模型。在模型上开挖成各类工程，试验观察和研究工程围岩体的变形、移动和破坏等力学现象，以及作用于支护结构上的力。在实际工程中，巷道断面的大小和形状相对于开采的整个岩体来说，有很大的差异。正是因为相似材料模拟试验是按照现场实际以一定的比例缩制成的试验模型，所以在相似模拟试验缩制的巷道模型相对于整个模型来说也是非常小的，这样在试验过程中开挖巷道时，稍有不慎就容易造成巷道超挖和模型的整体垮塌。基于上述情况，迫切需要一种用于相似模拟试验巷道预留装置，通过这种简易、易拆卸、易成巷道的装置，成功解决了上述问题，让相似模拟试验成功率更高，更加精准，与施工现场更加符合。

发明内容

本发明提供一种结构简单、便于装拆、可重复使用的一种新型多尺寸相似材料模拟试验巷道预留装置，可以成功解决相似模拟试验中因巷道开挖造成的相似模拟架台的垮塌的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种新型多尺寸相似材料模拟试验巷道预留装置，包括水平底板、左圆弧板、右圆弧板、半圆筒状顶板、三角形支座和伞状支撑杆件；所述伞状支撑杆件包括起支撑作用的带支座四根长钢管、起精调作用带有内螺纹套筒的四根长螺丝和带有内螺纹轴承的起粗调作用的长螺丝；所述半圆筒状顶板底部左侧边和右侧边分别设置在所述左圆弧板和所述右圆弧板的上侧边上；所述水平底板和所述半圆筒状顶板之间设置有所述定位支撑杆件；所述左圆弧板和所述右圆弧板之间设置有所述定位支撑杆件；所述三角形支座作用是扩大应力范围和稳定支撑结构。

在一些实施方式中，将所述半圆筒状顶板、所述左圆弧板、所述右圆弧板和所述水平顶板按顺序将所述凹、凸槽口拼装完整。

在一些实施方式中，转动所述中间主控杆件上所述内螺纹轴承使整体支撑结构张开。

在一些实施方式中，所述三角支撑紧贴所述所述半圆筒状顶板底部中间位置、所述左圆弧板和所述右圆弧板内侧表面和所述水平底板上表面中间位置。

在一些实施方式中，所述外六方结构作用为精调所述带内螺纹套筒提支撑结构的整体刚度。

本发明具有以下技术效果：

本装置中定位凸块和定位凹槽的插接配合，在相似材料受压成型过程中，确保水平底板、左圆弧板、右圆弧板和半圆筒状顶板之间拼接装配的稳定性。等铺设好相似材料后，拆去巷道预留装置，从而形成巷道。使用本装置成功的解决了因巷道太小，不易开挖的问题。从而减少了因巷道不易开挖造成巷道超挖和模型的整体垮塌的问题，大大降低了试验整体失败的几率和人力物力上的浪费。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的半圆筒状顶板拆分示意图；

图3为本发明的左、右圆弧模板的结构示意图；

图4为本发明的长钢管放大示意图；

图5为本发明的水平底板拆分示意图；

图6为本发明的三角支架放大示意图；

图7为本发明的带有内螺纹套筒的四根长螺丝其一示意图；

图8为本发明的带有内螺纹轴承的起粗调作用的长螺丝示意图。

图中：1-圆筒状顶板、2-右圆弧模板、3-水平底板、4-左圆弧模板、5-带支座四根长钢管、6-带有内螺纹套筒的四根长螺丝、7-长螺纹主控杆件、8-三角定位支撑块、9-左右圆弧板定位凹槽、10-半圆筒状顶板定位凸块、11-底板上定位凸块、12-内螺纹套筒伞状支撑杆件、13-长螺杆、14-外六方结构、15-内螺纹套筒、16-主控长螺丝17-内螺纹轴承、18-钢珠、19-承载支座的四方柱、20-三角支座、21-主控杆件尾端支撑铁块、22-铁环、伞状支撑杆件23。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。

具体实施方式

如图1-图8所示，本发明的一种新型多尺寸相似材料模拟试验巷道预留装置，包括半圆筒状顶板1、右圆弧模板2、水平底板3、伞状支撑杆件23和左圆弧模板4，水平底板3为矩形结构；所述伞状支撑杆件23包括起支撑作用的带支座四根长钢管5、起精调作用带有内螺纹套筒的四根长螺丝6和带有内螺纹轴承的起粗调作用的长螺丝16。所述左圆弧模板4和所述右圆弧模板2分别设置在所述水平底板3上表面的左侧和右侧，所述半圆筒状顶板1底部左侧边和右侧边分别设置在所述左圆弧模板2和所述右圆弧模板4的上侧边上，所述水平底板3和所述半圆筒状顶板1之间设置有所述支撑杆件5，所述左圆弧模板4和所述右圆弧模板2之间有和所述支撑杆件6同等材料、形式的支撑杆件。

水平定位所述支撑杆件5和垂直所述定位支撑杆件5的结构相同且作用力相互垂直，所述垂直定位支撑杆件5和所述水平支撑杆件5包括一根长钢管、一个三角支座12和两个钢环22。四个三角定位支撑块8，分别固定设置在所述半圆筒状顶板4下表面中部和所述水平底板3上表面中部，所述右圆弧模板2内表面中部和所述左圆弧模板4内表面中部。连接所述水平支撑杆件5和所述垂直杆件5的是四个带内螺纹套筒12、外六方结构14和长螺丝13，所述内螺纹套筒12和所述外六方结构14的长螺杆13是用来精调尺寸和增加整体刚度的。所述长螺纹主控杆件7包括带内螺纹轴承17、长螺纹螺丝16、三角支座20、承载支座的四方柱19、尾端支撑铁块21和三角支架20，所述长螺纹主控杆件7的作用是用来定位和粗调尺寸的。

所述半圆筒状顶板1上表面设置有下定位凸块10，所述左圆弧模板2和所述右圆弧模板4的下侧边和上侧边开设有与所述半圆桶顶板1插接配合的下定位凹槽9，所述底板1有上定位凸块11与所述左圆弧模板2和所述右圆弧模板3的所述下侧边凹槽9插接配合，凹凸槽搭配插接使整个模型形成一个整体。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种新型多尺寸相似材料模拟试验巷道预留装置，其特征在于：包括水平底板(3)、左圆弧板(2)、右圆弧板(4)、半圆筒状顶板(1)、三角形支座(8)和伞状支撑杆件(23)；所述伞状支撑杆件(23)包括起支撑作用的带支座四根长钢管(5)、起精调作用带有内螺纹套筒的四根长螺丝(6)和带有内螺纹轴承(18)的起粗调作用的长螺丝(16)；所述半圆筒状顶板(1)底部左侧边和右侧边分别设置在所述左圆弧板(2)和所述右圆弧板(4)的上侧边上；所述水平底板(3)和所述半圆筒状顶板(1)之间设置有所述带支座长钢管(5)；所述左圆弧板(2)和所述右圆弧板(4)之间设置有所述带支座长钢管(5)；所述三角形支座(8)作用是扩大应力范围和稳定支撑。

2.根据权利要求1所述的一种新型多尺寸相似材料模拟试验巷道预留装置，其特征在于：中间一根带螺纹主控杆(7)包括一个所述带内螺纹轴承(18)和末端一块固定铁块(21)，上下、左右定位支撑杆件(5)的结构相同且力的作用线相互垂直，上下、左右定位支撑杆件(6)结构相同各包括一个所述内螺纹套筒(15)、四个支撑块(20)、两根长螺丝(13)，所述四个定位支撑块(20)固定设置在所述带内螺纹轴承(18)外表面和所述带螺纹主控杆件(7)末端固定铁块表面，所述内螺纹套筒(15)内上部和下部的螺纹旋向相反。

3.根据权利要求2所述的一种新型多尺寸相似材料模拟试验巷道预留装置，其特征在于：所述内螺纹套筒(15)的外部中间位置为用于卡接扳手的外六方结构(14)作用为精调尺寸提支撑结构的整体刚度，所述带内螺纹轴承(18)的内圈贴合所述中间带螺纹主控杆(7)，作用为粗调尺寸和定位。

4.根据权利要求1所述的一种新型多尺寸相似材料模拟试验巷道预留装置，其特征在于：所述水平底板上表面设置有下定位凸块(11)，所述左圆弧板(2)和所述右圆弧板(4)的下侧边开设有与水平底板上表面所述下定位凸(11)块插接配合的下定位凹槽(9)，所述左圆弧板(2)和所述右圆弧板(4)的上侧边均设置有上定位凹槽(9)，所述半圆筒状顶板(1)底部左侧边和右侧边均设置有与所述上定位凹槽(9)插接配合的下定位凸块(10)。

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