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原文传递一种模拟煤矿采场煤岩灾变的实验平台及实验方法

专利名称：	一种模拟煤矿采场煤岩灾变的实验平台及实验方法
摘要：	本发明公开了一种模拟煤矿采场煤岩灾变的实验平台，包括基座装置、煤体模拟装置、直接顶模拟装置、液压支架和可移动冲击装置，煤体模拟装置固定设置在基座装置上，液压支架固定在基座装置上且位于煤体模拟装置的一侧，直接顶模拟装置设置在煤体模拟装置、液压支架的上方，可移动冲击装置设置在直接顶模拟装置的上方，直接顶模拟装置为一个矩形框架，矩形框架用于从下向上依次铺设散体模拟材料和直接顶模拟材料，可移动冲击装置能够冲击直接顶模拟材料和散体模拟材料，提供工作面顶板来压的缓冲作用，准确模拟可移动冲击过程中不同破断位置、不同冲击载荷下散体顶煤或破碎直接顶对液压支架和煤壁的影响情况。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国矿业大学(北京)
发明人：	杨胜利;王家臣;岳豪;刘凤琪;马焱遥;王俊杰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201910179446.8
公开号：	CN109946164A
代理机构：	北京高沃律师事务所
代理人：	王海燕
分类号：	G01N3/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	100000 北京市海淀区学院路丁11号综合楼308
主权项：	1.一种模拟煤矿采场煤岩灾变的实验平台，其特征在于：包括基座装置、煤体模拟装置、直接顶模拟装置、液压支架和可移动冲击装置，所述煤体模拟装置固定设置在所述基座装置上，所述煤体模拟装置用于放置煤体模拟材料，所述液压支架固定在所述基座装置上且位于所述煤体模拟装置的一侧，所述直接顶模拟装置设置在所述煤体模拟装置、所述液压支架的上方，所述可移动冲击装置设置在所述直接顶模拟装置的上方，所述直接顶模拟装置为一个矩形框架，所述矩形框架用于从下向上依次铺设散体模拟材料和直接顶模拟材料，所述可移动冲击装置能够冲击所述直接顶模拟材料和所述散体模拟材料。 2.根据权利要求1所述的模拟煤矿采场煤岩灾变的实验平台，其特征在于：所述基座装置包括承载台和底座，所述承载台和所述底座之间设有调斜千斤顶，所述调斜千斤顶的壳体与所述承载台固定连接，所述调斜千斤顶的推杆与所述底座固定连接。 3.根据权利要求2所述的模拟煤矿采场煤岩灾变的实验平台，其特征在于：所述承载台和所述底座均为板材，所述承载台和所述底座的四边均设有连接孔，所述承载台通过所述连接孔并利用连接杆与所述底座可拆卸连接。 4.根据权利要求2所述的模拟煤矿采场煤岩灾变的实验平台，其特征在于：所述煤体模拟装置包括侧挡板、前挡板、后挡板和围压施加装置，所述侧挡板、所述前挡板和所述后挡板均设置在所述底座上，所述底座上设有若干个第一凹槽，所述侧挡板的底端设有若干个第一凸块，所述侧挡板通过所述第一凸块、所述第一凹槽与所述底座滑动连接，所述侧挡板的后端设有若干个第二凹槽，所述后挡板上设有若干个第二凸块，所述后挡板通过所述第二凸块、所述第二凹槽与所述侧挡板滑动连接，所述侧挡板的前端与所述前挡板可拆卸连接，所述围压施加装置给所述侧挡板以及所述后挡板提供围压。 5.根据权利要求4所述的模拟煤矿采场煤岩灾变的实验平台，其特征在于：所述围压施加装置包括侧向承载轴、泵站和若干个液压缸，所述侧向承载轴固定在所述底座上，所述液压缸的缸体均固定在所述侧向承载轴上，所述液压缸的推杆分别能够与所述侧挡板以及所述后挡板触接，所述液压缸与所述泵站连通。 6.根据权利要求1所述的模拟煤矿采场煤岩灾变的实验平台，其特征在于：所述液压支架包括顶梁、掩护梁、尾梁、护帮板和侧护板，所述顶梁与所述掩护梁由一块钢板构成，所述顶梁与所述掩护梁的夹角为60°，所述尾梁与所述掩护梁铰接，所述顶梁的后端与所述护帮板铰接，所述顶梁与所述护帮板相邻的一侧与所述侧护板与铰接，所述护帮板打开能够紧贴所述煤体模拟材料，所述顶梁、所述护帮板和所述侧护板均安装有应力传感器。 7.根据权利要求5所述的模拟煤矿采场煤岩灾变的实验平台，其特征在于：所述可移动冲击装置包括支撑杆、轨道和电动升降电磁吸附装置，所述支撑杆为两个，两个所述支撑杆的底端均固定在所述底座上，所述轨道横跨固定在两个所述支撑杆的顶端，所述电动升降电磁吸附装置的上端与所述轨道滑动连接，所述电动升降电磁吸附装置的下端固定连接有铁板，所述铁板能够冲击所述直接顶模拟材料和所述散体模拟材料。 8.根据权利要求7所述的模拟煤矿采场煤岩灾变的实验平台，其特征在于：所述支撑杆的顶端为U型结构，所述轨道焊接在所述支撑杆的U型结构内，所述侧向承载轴顶端焊接在所述轨道上，所述矩形框架焊接在所述侧向承载轴上。 9.根据权利要求7所述的模拟煤矿采场煤岩灾变的实验平台，其特征在于：所述电动升降电磁吸附装置至少为两个且分别独立控制，所述电动升降电磁吸附装置包括滑动钢板、电动升降轴和吸盘式电磁铁，所述滑动钢板与所述轨道滑动连接，所述滑动钢板上设有若干个滚轮，所述滚轮均在所述轨道上运动，所述电动升降轴的一端与滑动钢板固定连接，所述电动升降轴的另一端连接有所述吸盘式电磁铁，所述吸盘式电磁铁能够吸附或释放所述铁板。 10.一种模拟煤矿采场煤岩灾变的实验方法，其特征在于：利用权利要求1-9中任一项所述的模拟煤矿采场煤岩灾变的实验平台，包括如下步骤： 1)在煤体模拟装置中按照煤炭中沙子、石灰、石膏的比例配置成煤体模拟材料； 2)在煤体模拟材料中靠近侧挡板和后挡板侧，均布若干个应变片和位移传感器，在煤体模拟材料下方放置压力盒； 3)在矩形框架中铺设散体模拟材料，模拟散体顶煤或破碎直接顶； 4)在散体模拟材料上铺设直接顶模拟材料； 5)用两个电动升降电磁吸附装置分别吸附一块铁板的中心轴线位置； 6)将吸盘式电磁铁断电，两块铁板砸下，冲击煤体模拟材料，模拟基本顶断裂或冲击地压； 7)记录顶梁、侧护板、护帮板上应力的变化以煤壁位移量和破坏情况； 8)改变散体模拟材料的散体块度、块度级配和铺设厚度，重复进行步骤4-7； 9)改变铁板水平位置、高度、配重和倾斜角度以及底座的倾斜角度，重复进行步骤5-8。
所属类别：	发明专利