CN210347640U - 一种真三轴立体相似模拟实验装置 - Google Patents
一种真三轴立体相似模拟实验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210347640U CN210347640U CN201920809347.9U CN201920809347U CN210347640U CN 210347640 U CN210347640 U CN 210347640U CN 201920809347 U CN201920809347 U CN 201920809347U CN 210347640 U CN210347640 U CN 210347640U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- loader
- pressing plate
- coal mining
- simulation
- true triaxial
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本实用新型公开一种真三轴立体相似模拟实验装置，其包括模型架和采煤模拟单元，所述模型架内部具有空腔，采煤模拟单元设于空腔的底部，所述模型架的空腔内填充有模拟岩层，模拟岩层的底部支撑于采煤模拟单元的顶部；其还包括三轴加载机构。本实用新型是在常规平面相似模拟装置在三维方向上的拓展，可以再现采空区上方岩层的移动规律及应力变化状态。同时，本装置通过给岩层施加三个方向的应力，模拟岩层所处的真实应力水平，从而保证了实验结果跟贴合实际情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及相似模拟技术领域，尤其涉及一种真三轴立体相似模拟实验装置。
背景技术
矿井煤层开采后，上覆岩层随工作面的推进在采场垂直方向上形成垮落带、裂隙带、弯曲下沉带， “覆岩三带”的准确划分是“三下采煤”可行性研究和设计、覆岩离层充填技术研究和应用、突出矿井保护层选择和开采设计，以及上邻近层瓦斯抽放研究和实施的依据。同时，随着煤层工作面的推进，工作面前方的应力也在发生变化，掌握工作面前方应力分布对巷道支护具有重要意义。
目前，研究上覆岩层三带、工作面前方应力变化规律方面，技术手段很多，其中实验室相似模拟实验是一种重要手段。众多学者采用相似模拟实验取得了驱动重要研究成果（李树刚，2013，矿业安全与环保；刘秀英，2004，太原理工大学学报）。传统的相似模拟实验装置，是一种平面相似模拟装置，这在研究上覆岩层移动规律方面具有广泛的应用，但在研究采空区三带方面，传统的相似模拟装置就无能为力了。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种真三轴立体相似模拟实验装置，可以模拟煤层开采后，采空区上方压力的变化以及上覆岩层的变化规律，从而将平面模型推广到立体模型。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种真三轴立体相似模拟实验装置，包括模型架和采煤模拟单元，所述模型架内部具有空腔，采煤模拟单元设于空腔的底部，所述模型架的空腔内填充有模拟岩层，模拟岩层的底部支撑于采煤模拟单元的顶部；其特征在于：其还包括三轴加载机构，三轴加载机构包括Z向压板、Z向加载器、X向压板、X向加载器、Y向压板和Y向加载器，所述Z向加载器沿竖直方向固定在模型架的顶部，Z向压板固定在Z向加载器的输出杆底部，Z向加载器驱动Z向压板伸缩，Z向压板对模拟煤层的Z向进行加压或卸载；所述X向加载器和Y向加载器分别沿水平方向相互垂直地固定在模型架相邻的两个侧面上；所述X向压板固定在X向加载器的输出杆底部，X向加载器驱动X向压板伸缩，X向压板对模拟煤层的X向进行加压或卸载；所述Y向压板固定在Y向加载器的输出杆底部，Y向加载器驱动Y向压板伸缩，Y向压板对模拟煤层的Y向进行加压或卸载。
所述采煤模拟单元包括多个呈矩阵排布的单元块，各单元块的底部分别连接有升降器，各升降器分别带动对应的单元块下降以模拟采煤过程。
所述单元块为长方体形状的金属块。
所述升降器为液压缸。
所述采煤模拟单元还包括采煤控制系统，采煤控制系统控制各升降器动作。
所述Z向加载器、X向加载器和Y向加载器分别为液压缸。
所述三轴加载机构还包括液压控制系统，液压控制系统分别通过液压管路与Z向加载器、X向加载器和Y向加载器连接。
与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：
本实用新型是在常规平面相似模拟装置在三维方向上的拓展，可以再现采空区上方岩层的移动规律及应力变化状态。同时，本装置通过给岩层施加三个方向的应力，模拟岩层所处的真实应力水平，从而保证了实验结果跟贴合实际情况。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明；
图1为本实用新型的剖视图。
图2为三轴加载机构的简化图。
具体实施方式
如图1或图2所示，本实用新型一种真三轴立体相似模拟实验装置，包括模型架1和采煤模拟单元，所述模型架1内部具有空腔，采煤模拟单元设于空腔的底部，所述模型架1的空腔内填充有模拟岩层11，模拟岩层11的底部支撑于采煤模拟单元的顶部，其中通过河沙、碳酸钙、石膏、水的不同配比，模拟性质不同的岩层，进而填充到模型架的空腔内。
本实用新型还包括三轴加载机构，三轴加载机构包括Z向压板2、Z向加载器3、X向压板4、X向加载器5、Y向压板6和Y向加载器7，所述Z向加载器3沿竖直方向固定在模型架1的顶部，Z向压板2固定在Z向加载器3的输出杆底部，Z向加载器3驱动Z向压板2伸缩，Z向压板2对模拟煤层的Z向进行加压或卸载；所述X向加载器5和Y向加载器7分别沿水平方向相互垂直地固定在模型架1相邻的两个侧面上；所述X向压板4固定在X向加载器5的输出杆底部，X向加载器5驱动X向压板4伸缩，X向压板4对模拟煤层的X向进行加压或卸载；所述Y向压板6固定在Y向加载器7的输出杆底部，Y向加载器7驱动Y向压板6伸缩，Y向压板6对模拟煤层的Y向进行加压或卸载。
所述采煤模拟单元包括多个呈矩阵排布的单元块8，各单元块8的底部分别连接有升降器9，各升降器9分别带动对应的单元块8下降以模拟采煤过程。各单元块8为长方体形状的金属块。各金属块的大小对应割煤机一次割煤量的大小。
所述升降器9为液压缸，当然也可以为电动推杆或千斤顶等。采煤模拟单元还包括采煤控制系统（图中未示出），采煤控制系统控制各升降器9动作。
所述Z向加载器3、X向加载器5和Y向加载器7分别为液压缸。所述三轴加载机构还包括液压控制系统10，液压控制系统10分别通过液压管路与Z向加载器3、X向加载器5和Y向加载器7连接。通过液压控制系统10控制Z向加载器3、X向加载器5和Y向加载器7的伸缩，进而实现对岩层的加压或卸载。
本实用新型中，通过控制采煤模拟机构中的各升降器9的下降，模拟采煤过程。三轴加载机构通过给岩层施加两个水平应力以及垂直应力，模拟岩层11所处的应力状态。
本实用新型是在常规平面相似模拟装置在三维方向上的拓展，可以再现采空区上方岩层的移动规律及应力变化状态。同时，本装置通过给岩层施加三个方向的应力，模拟岩层11所处的真实应力水平，从而保证了实验结果跟贴合实际情况。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种真三轴立体相似模拟实验装置，包括模型架和采煤模拟单元，所述模型架内部具有空腔，采煤模拟单元设于空腔的底部，所述模型架的空腔内填充有模拟岩层，模拟岩层的底部支撑于采煤模拟单元的顶部；其特征在于：其还包括三轴加载机构，三轴加载机构包括Z向压板、Z向加载器、X向压板、X向加载器、Y向压板和Y向加载器，所述Z向加载器沿竖直方向固定在模型架的顶部，Z向压板固定在Z向加载器的输出杆底部，Z向加载器驱动Z向压板伸缩，Z向压板对模拟煤层的Z向进行加压或卸载；所述X向加载器和Y向加载器分别沿水平方向相互垂直地固定在模型架相邻的两个侧面上；所述X向压板固定在X向加载器的输出杆底部，X向加载器驱动X向压板伸缩，X向压板对模拟煤层的X向进行加压或卸载；所述Y向压板固定在Y向加载器的输出杆底部，Y向加载器驱动Y向压板伸缩，Y向压板对模拟煤层的Y向进行加压或卸载。
2.根据权利要求1所述的一种真三轴立体相似模拟实验装置，其特征在于：所述采煤模拟单元包括多个呈矩阵排布的单元块，各单元块的底部分别连接有升降器，各升降器分别带动对应的单元块下降以模拟采煤过程。
3.根据权利要求2所述的一种真三轴立体相似模拟实验装置，其特征在于：所述单元块为长方体形状的金属块。
4.根据权利要求2所述的一种真三轴立体相似模拟实验装置，其特征在于：所述升降器为液压缸。
5.根据权利要求2或4所述的一种真三轴立体相似模拟实验装置，其特征在于：所述采煤模拟单元还包括采煤控制系统，采煤控制系统控制各升降器动作。
6.根据权利要求1所述的一种真三轴立体相似模拟实验装置，其特征在于：所述Z向加载器、X向加载器和Y向加载器分别为液压缸。
7.根据权利要求6所述的一种真三轴立体相似模拟实验装置，其特征在于：所述三轴加载机构还包括液压控制系统，液压控制系统分别通过液压管路与Z向加载器、X向加载器和Y向加载器连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920809347.9U CN210347640U (zh) | 2019-05-31 | 2019-05-31 | 一种真三轴立体相似模拟实验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920809347.9U CN210347640U (zh) | 2019-05-31 | 2019-05-31 | 一种真三轴立体相似模拟实验装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210347640U true CN210347640U (zh) | 2020-04-17 |
Family
ID=70183967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201920809347.9U Expired - Fee Related CN210347640U (zh) | 2019-05-31 | 2019-05-31 | 一种真三轴立体相似模拟实验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210347640U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112067788A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-12-11 | 安徽建筑大学 | 厚表土薄基岩底部含水层疏水规律模型试验装置及方法 |
| CN112485126A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-12 | 太原理工大学 | 一种基于立体化巷道布置的三维相似模拟试验系统和方法 |
| CN113075256A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-06 | 中电建路桥集团有限公司 | 能施加不同梯度温度的层状围岩隧道相似模拟实验装置 |
| CN114062643A (zh) * | 2020-07-30 | 2022-02-18 | 神华神东煤炭集团有限责任公司 | 一种三维相似模拟试验开挖设备 |
-
2019
- 2019-05-31 CN CN201920809347.9U patent/CN210347640U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114062643A (zh) * | 2020-07-30 | 2022-02-18 | 神华神东煤炭集团有限责任公司 | 一种三维相似模拟试验开挖设备 |
| CN112067788A (zh) * | 2020-09-01 | 2020-12-11 | 安徽建筑大学 | 厚表土薄基岩底部含水层疏水规律模型试验装置及方法 |
| CN112485126A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-12 | 太原理工大学 | 一种基于立体化巷道布置的三维相似模拟试验系统和方法 |
| CN112485126B (zh) * | 2020-11-23 | 2022-05-17 | 太原理工大学 | 一种基于立体化巷道布置的三维相似模拟试验系统和方法 |
| CN113075256A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-06 | 中电建路桥集团有限公司 | 能施加不同梯度温度的层状围岩隧道相似模拟实验装置 |
| CN113075256B (zh) * | 2021-04-02 | 2022-11-29 | 中电建路桥集团有限公司 | 能施加不同梯度温度的层状围岩隧道相似模拟实验装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN210347640U (zh) | 一种真三轴立体相似模拟实验装置 | |
| CN211263462U (zh) | 一种三维相似模拟实验装置 | |
| CN204791743U (zh) | 一种近距煤层保水采煤三维相似模拟试验系统 | |
| CN204731234U (zh) | 近距煤层保水采煤固液耦合相似模拟装置 | |
| CN102182509B (zh) | 充填开采三维模拟试验装置及方法 | |
| CN105716950B (zh) | 条带煤柱稳定性试验装置及试验方法 | |
| CN104391104B (zh) | 一种煤层相似模拟实验装置及其使用方法 | |
| CN105510534A (zh) | 一种可模拟不同倾角含水煤层充填注浆试验装置及方法 | |
| CN105092816A (zh) | 一种三维多煤层开采相似材料模型实验系统 | |
| CN206557207U (zh) | 一种基于数值模拟研究重复采动覆岩裂隙变化实验装置 | |
| CN205445669U (zh) | 一种可模拟不同倾角含水煤层充填注浆试验装置 | |
| CN105223337B (zh) | 采空区裂隙圈形态的三维模拟方法 | |
| CN205449675U (zh) | 条带煤柱稳定性试验装置 | |
| CN211602719U (zh) | 一种多功能顶底板突水的采场矿压三维物理模拟试验平台 | |
| CN107192810A (zh) | 采动覆岩破断型式及运动特征的三维多功能实验平台及试验方法 | |
| CN103061774A (zh) | 一种盾构隧道施工环境模拟装置 | |
| CN110646280A (zh) | 适用于煤层回采及充填模拟的试验系统和方法 | |
| CN104713738A (zh) | 一种双向多角度智能翻转模型试验装置及试验方法 | |
| CN107091721A (zh) | 一种掘支锚联合机组实验装置及方法 | |
| Yang | Key technology research on the efficient exploitation and comprehensive utilization of resources in the deep Jinchuan nickel deposit | |
| CN204287174U (zh) | 一种煤层相似模拟实验装置 | |
| CN103760096A (zh) | 一种侧向加压相似模拟实验装置及实验方法 | |
| CN112285327A (zh) | 一种煤层开采相似模拟三维试验装置 | |
| CN204008638U (zh) | 深孔爆破相似模拟实验装置 | |
| CN205353043U (zh) | 一种充填注浆试验装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200417 Termination date: 20210531 |