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原文传递一种切顶卸压无煤柱自成巷三维物理模型试验系统和方法

专利名称：	一种切顶卸压无煤柱自成巷三维物理模型试验系统和方法
摘要：	本发明属于借助于测定材料的物理性质来测试或分析材料技术领域，具体涉及一种切顶卸压无煤柱自成巷三维物理模型试验系统和方法。系统包括：框架系统、液压伺服加载系统和控制及测试系统，框架系统包括底座、左立壁、右立壁、前移动体、后移动体、横梁和料框，底座、左立壁、右立壁、前移动体、后移动体和横梁围合形成容置空间，料框设置于底座上，并位于容置空间内；液压伺服加载系统设置于容置空间内，包括六个加载平面和加载油缸，六个加载平面上的加载油缸分别固定在底座、左立壁、右立壁、前移动体、后移动体和横梁上；控制及测试系统与每一个加载油缸的伺服阀电性连接。本发明能够实现三向六面加载及110工法开采全过程模拟。
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：	郭志飚;何满潮;高敬威;高攀;王丰年
专利状态：	有效
申请日期：	2022-02-22T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-22T00:00:00+0800
申请号：	CN202210159743.8
公开号：	CN114216786A
代理机构：	北京五洲洋和知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘素霞;李璐
分类号：	G01N3/12;G01N3/08;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/12;G01N3/08
申请人地址：	100083 北京市海淀区学院路丁11号
主权项：	1.一种切顶卸压无煤柱自成巷三维物理模型试验系统，其特征在于，所述系统包括：框架系统，包括底座、左立壁、右立壁、前移动体、后移动体、横梁和料框，所述左立壁和所述右立壁分别固定连接于所述底座的左右两侧，所述横梁固定连接所述左立壁和所述右立壁，所述前移动体和所述后移动体分别可移动地设置于所述底座上，所述底座、所述左立壁、所述右立壁、所述前移动体、所述后移动体和所述横梁围合形成容置空间，所述料框设置于所述底座上，并位于所述容置空间内；液压伺服加载系统，设置于所述容置空间内，包括六个加载平面和设置在每个所述加载平面上的加载油缸，六个所述加载平面上的加载油缸分别固定在所述底座、所述左立壁、所述右立壁、所述前移动体、所述后移动体和所述横梁上，且每一个所述加载油缸的活塞杆朝向所述容置空间内延伸；控制及测试系统，与每一个所述加载油缸的伺服阀电性连接，用于单独控制每一个所述加载油缸的工作。 2.如权利要求1所述的切顶卸压无煤柱自成巷三维物理模型试验系统，其特征在于，每一个所述加载平面设置有六个加载油缸，六个所述加载油缸成阵列分布。 3.如权利要求2所述的切顶卸压无煤柱自成巷三维物理模型试验系统，其特征在于，所述加载油缸包括推拉油缸和施压油缸，位于前侧加载平面的加载油缸为推拉油缸，位于后侧、上侧、下层、左侧、右侧的加载平面的加载油缸为施压油缸；所述推拉油缸可活动地贯穿所述前移动体设置，所述施压油缸相应固定设置于所述左立壁、所述右立壁、所述后移动体和所述横梁上。 4.如权利要求3所述的切顶卸压无煤柱自成巷三维物理模型试验系统，其特征在于，所述推拉油缸的活塞杆输出端连接有液压张拉头，所述施压油缸的输出端连接有压板；所述推拉油缸和所述施压油缸的活塞杆上均设置有力传感器，用于监测其输出压力，所述力传感器电性连接于所述控制及测试系统；所述推拉油缸和所述施压油缸均还设置有位移传感器，用于监测所述加载油缸的活塞杆的伸出位移，并电性连接于所述控制及测试系统。 5.如权利要求1所述的切顶卸压无煤柱自成巷三维物理模型试验系统，其特征在于，所述底座上设置有第一移动槽和第二移动槽，所述前移动体的底部设置有与所述第一移动槽相适配的第一移动块，所述第一移动块在所述第一移动槽内做前后移动，所述后移动体的底部设置有与所述第二移动槽相适配的第二移动块，所述第二移动块在所述第二移动槽内做前后移动。 6.如权利要求1所述的切顶卸压无煤柱自成巷三维物理模型试验系统，其特征在于，所述前移动体的上部开设有第一穿设孔，所述第一穿设孔沿前后方向贯穿所述前移动体，所述后移动体的上部对应开设有第二穿设孔，所述第二穿设孔沿前后方向贯穿所述后移动体；所述系统还包括导杆，所述导杆的一端插设于所述第一穿设孔内，另一端插设于所述第二穿设孔内，且所述前移动体和所述后移动体均可沿所述导杆做前后移动。 7.如权利要求6所述的切顶卸压无煤柱自成巷三维物理模型试验系统，其特征在于，所述导杆的两端分别显露于所述前移动体的前方表面和所述后移动体的后方表面，所述导杆的两显露端均设置有限位件，用于限位所述前移动体和所述后移动体的移动过程。 8.如权利要求1所述的切顶卸压无煤柱自成巷三维物理模型试验系统，其特征在于，所述液压伺服加载系统还包括伺服液压泵组和油箱，所述伺服液压泵组的进口通过管道与所述油箱连接，所述伺服液压泵组的出口通过管道与所述油缸的进口连接；所述伺服液压泵组与所述油缸的连接管道上设置有油温传感器，所述液压伺服加载系统还包括冷却系统，所述冷却系统的出口通过管道与所述油箱连接，且连接管道上设置冷却控制阀，所述冷却控制阀和所述油温传感均电性连接于所述控制及测试系统；所述油温传感监测到的油温数据传输至所述控制及测试系统，所述控制及测试系统根据所述油温数据来控制所述冷却控制阀的开度。 9.如权利要求1-8中任一项所述的切顶卸压无煤柱自成巷三维物理模型试验系统，其特征在于，所述系统还包括行吊系统，所述行吊系统设置于所述框架系统的上方，用于驱动前移动体和后移动体移动、拆卸或组装所述框架系统和所述液压伺服加载系统。 10.一种切顶卸压无煤柱自成巷三维物理模型试验方法，其特征在于，所述试验方法采用如权利要求1-9中任一项所述的切顶卸压无煤柱自成巷三维物理模型试验系统，所述试验方法包括以下步骤：步骤一，基于模型试验设计要求，预制模型材料，并将预制好的模型材料装入框架系统的料框内；步骤二，控制液压伺服加载系统中的水平加载油缸以抽拉的方式模拟煤层将材料从模拟煤层中抽出，模拟煤层开采；步骤三，控制液压伺服加载系统中的竖直加载油缸对塌落材料施压；步骤四，观察试验结果，处理试验数据。
所属类别：	发明专利