一種適于礦井巷道底鼓模擬的試驗(yàn)臺(tái)架的制作方法
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于礦產(chǎn)能源及深部巖土工程試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適于礦井巷道底鼓模擬的試驗(yàn)臺(tái)架，
【【背景技術(shù)】】
[0002]在礦體沒(méi)有開(kāi)采之前，巖體處于平衡狀態(tài)。當(dāng)?shù)V體開(kāi)采后，形成了地下空間，破壞了巖體的原始應(yīng)力場(chǎng)，引起巖體應(yīng)力重新分布，并一直延續(xù)到巖體內(nèi)形成新的平衡為止。在應(yīng)力重新分布過(guò)程中，使圍巖產(chǎn)生變形、移動(dòng)、破壞，從而對(duì)工作面、巷道及圍巖產(chǎn)生壓力，在礦山壓力的作用下會(huì)產(chǎn)生的一系列力學(xué)現(xiàn)象一一礦壓顯現(xiàn)，如頂板下沉、底板鼓起、煤壁片幫、支架變形、巖層移動(dòng)、煤的壓出等。即使在礦業(yè)工程、巖石力學(xué)、計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬科學(xué)迅速發(fā)展的今天，想從理論上完全了解相關(guān)規(guī)律仍是不可能的，因此，相似材料模擬試驗(yàn)成為采礦領(lǐng)域科學(xué)研究中不可替代的研究手段，在采礦領(lǐng)域的科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。相似材料模擬試驗(yàn)，是采用力學(xué)上相似于原型材料的人工材料，按一定比例建造一個(gè)相似于原型的力學(xué)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，施以相似于原型的載荷和工程活動(dòng)，借以研究原型的力學(xué)過(guò)程及其結(jié)果。實(shí)踐證明，相似模擬技術(shù)在采礦、水工、巖土等工程領(lǐng)域已被大量應(yīng)用，取得了豐碩成果，在實(shí)際工程中的成功應(yīng)用充分證明了這種技術(shù)的實(shí)用性。然而，隨著采礦和巖層控制技術(shù)的發(fā)展，相似模擬技術(shù)也在逐步完善中。隨著開(kāi)采涉及的地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)相似模擬技術(shù)要求也越來(lái)越高。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的相似模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，雖在一定程度對(duì)地下開(kāi)挖工程研究取得了進(jìn)展，但目前仍存在如下不足:①立體模型無(wú)水平方向加力機(jī)構(gòu)的情況下(現(xiàn)有的立體模型大多為這種情況)，只是通過(guò)水平向約束產(chǎn)生被動(dòng)的支反力，導(dǎo)致水平應(yīng)力受制于垂直載荷，不能實(shí)現(xiàn)人為單獨(dú)調(diào)節(jié)，且在常規(guī)相似材料試驗(yàn)條件下，兩個(gè)水平方向的應(yīng)力相同，不能實(shí)現(xiàn)真正的三軸試驗(yàn)頂部用千斤頂壓剛性板的加載方式，使得千斤頂壓頭處的受力大，而外緣受力小，加載不均，當(dāng)加載面處的巖層出現(xiàn)彎曲下沉現(xiàn)象時(shí)，加載剛板不能隨動(dòng)，造成下沉位置處力加不上去，而下沉邊緣產(chǎn)生應(yīng)力集中，這是目前三維及平面物理模擬都存在的普遍問(wèn)題；③模型地面都是采用位移約束的方式進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M，對(duì)于巷道底鼓類問(wèn)題無(wú)法進(jìn)行模擬。
【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種適于礦井巷道底鼓模擬的試驗(yàn)臺(tái)架，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，1、因無(wú)法實(shí)現(xiàn)人為單獨(dú)調(diào)節(jié)，而不能實(shí)現(xiàn)真正的三軸試驗(yàn)的問(wèn)題；2、因頂部加載不均，造成下沉位置處力加不上去，下沉邊緣產(chǎn)生應(yīng)力集中的問(wèn)題；3、因模型底部采用位移約束的方式進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M，對(duì)于巷道底鼓類問(wèn)題無(wú)法進(jìn)行模擬的問(wèn)題。
[0005]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，提供一種適于礦井巷道底鼓模擬的試驗(yàn)臺(tái)架，包括底座及設(shè)于底座上方的矩形框架，該矩形框架由上框架、下框架、前框架、三個(gè)側(cè)框架組成，所述上框架及側(cè)框架外部均設(shè)有若干加載機(jī)構(gòu)，
[0006]所述上框架及側(cè)框架分別設(shè)有若干大行程加載裝置，該大行程加載裝置包括??與加載機(jī)構(gòu)連接、通過(guò)導(dǎo)軌安裝塊插設(shè)于上框架及側(cè)框架的行程調(diào)節(jié)絲桿，固定設(shè)于行程調(diào)節(jié)絲桿端部、位于上框架及側(cè)框架內(nèi)壁的圍護(hù)板，所述大行程加載機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)軌安裝塊于上框架及側(cè)框架上移動(dòng)；位于上框架的每個(gè)圍護(hù)板表面形成上加載面，位于側(cè)框架每個(gè)圍護(hù)板表面形成側(cè)加載面；
[0007]所述下框架內(nèi)壁開(kāi)設(shè)有槽，該槽內(nèi)均勻設(shè)有載荷模擬裝置，該載荷模擬裝置包括:水平設(shè)于槽內(nèi)的若干承載板、連接承載板與下框架的彈簧，所述每個(gè)承載板的表面形成承載面。
[0008]特別的，所述加載機(jī)構(gòu)為液壓站。
[0009]特別的，所述行程調(diào)節(jié)絲桿設(shè)有第一注液孔，該第一注液孔與液壓站通過(guò)液壓管路連通；所述圍護(hù)板上設(shè)有與第一注液孔連通的第二注液孔，且該圍護(hù)板遠(yuǎn)離矩形框架側(cè)壁的一端開(kāi)設(shè)有容納空間，該容納空間內(nèi)設(shè)有與第二注液孔連通的加載囊袋，位于上框架的每個(gè)加載囊袋表面形成上加載面，位于側(cè)框架每個(gè)加載囊袋的表面形成側(cè)加載面。
[0010]特別的，所述上框架、側(cè)框架上分別設(shè)有個(gè)16大行程加載裝置，該16個(gè)大行程加載裝置排成4*4矩陣。
[0011]特別的，所述下框架上設(shè)有63個(gè)載荷模擬裝置，該63個(gè)載荷模擬裝置排列成9*7矩陣。
[0012]特別的，所述加載囊袋的材質(zhì)為柔性橡膠。
[0013]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的一種適于礦井巷道底鼓模擬的試驗(yàn)臺(tái)架，通過(guò)頂部及側(cè)部若干大行程加載裝置的設(shè)置，可以人為單獨(dú)調(diào)節(jié)模擬礦體的受力情況，實(shí)現(xiàn)了真正的三軸試驗(yàn)，同時(shí)使得頂部加載更加均勻，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因加載不均，造成下沉位置處力加不上去，下沉邊緣產(chǎn)生應(yīng)力集中的問(wèn)題；底部載荷模擬裝置的設(shè)置，用于對(duì)底板鼓起類試驗(yàn)進(jìn)行模擬分析，有效克服了以往模型架中底部采用固定位移約束，無(wú)法有效模擬分析底板鼓起問(wèn)題的規(guī)律及其機(jī)理問(wèn)題。該試驗(yàn)臺(tái)架可以較為真實(shí)模擬試驗(yàn)真三軸受力狀態(tài)下的深部巷道、硐室圍巖變形破壞情況，尤其適用于底板鼓起類試驗(yàn)?zāi)M分析，同時(shí)對(duì)于以往試驗(yàn)臺(tái)架可以實(shí)現(xiàn)的頂板冒落、兩幫擠出及片狀掉落等問(wèn)題同樣適用。
【【附圖說(shuō)明】】
[0014]圖1為本實(shí)用新型一種適于礦井巷道底鼓模擬的試驗(yàn)臺(tái)架的一側(cè)視圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型一種適于礦井巷道底鼓模擬的試驗(yàn)臺(tái)架的另一側(cè)視圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型一種適于礦井巷道底鼓模擬的試驗(yàn)臺(tái)架中大行程加載裝置的結(jié)構(gòu)示意放大圖；
[0017]圖4為本實(shí)用新型一種適于礦井巷道底鼓模擬的試驗(yàn)臺(tái)架中下框架的結(jié)構(gòu)示意放大圖；
【【具體實(shí)施方式】】
[0018]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]請(qǐng)參閱圖1-圖4，本實(shí)用新型提供一種適于礦井巷道底鼓模擬的試驗(yàn)臺(tái)架，包括底座I及設(shè)于底座I上方的矩形框架2，該矩形框架2由上框架3、下框架4、前框架5、三個(gè)側(cè)框架6組成，所述上框架3及側(cè)框架6外部均設(shè)有若干加載機(jī)構(gòu)；
[0020]所述上框架3及側(cè)框架6分別設(shè)有若干大行程加載裝置7，該大行程加載裝置7包括:與加載機(jī)構(gòu)連接、通過(guò)導(dǎo)軌安裝塊71插設(shè)于上框架3及側(cè)框架6的行程調(diào)節(jié)絲桿72，固定設(shè)于行程調(diào)節(jié)絲桿72端部、位于上框架3及側(cè)框架6內(nèi)壁的圍護(hù)板73，所述大行程加載機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)軌安裝塊71于上框架3及側(cè)框架6上移動(dòng)；位于上框架3的每個(gè)圍護(hù)板73表面形成上加載面74，位于側(cè)框架6每個(gè)圍護(hù)板73表面形成側(cè)加載面75 ;所