深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺，包括用于承載模型的框架式模型臺、帶有巷道的模型、封蓋框架式模型臺的上開放口處并可拆卸的高強度鋼化玻璃板；框架式模型臺包括上開放口，可移動式前、后、左、右側(cè)墻板，及可移動式底板；各側(cè)墻板及可移動式底板可在設(shè)定距離內(nèi)往復(fù)移動；模型裝載于框架式模型臺內(nèi)，巷道包括圓形巷道、拱形巷道、矩形巷道或梯形巷道，巷道的出口朝向框架式模型臺的上開放口處，巷道開采方向向著框架式模型臺的底板處延伸；高強度鋼化玻璃板作為實時觀察巷道內(nèi)部變化狀態(tài)的觀察窗。本發(fā)明能夠更好地表征巷道不同開采深度，以及仿真巷道不同構(gòu)造應(yīng)力條件等，特別適用于模擬巷道深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。
【專利說明】深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于模擬煤礦等礦井的巷道深部應(yīng)力狀態(tài)的模擬試驗臺，尤其是 一種用于模擬巷道深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的臥式模擬試驗臺。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中有一種可以用于模擬煤礦等礦井巷道深部應(yīng)力狀態(tài)的采場礦壓三維 物理模擬試驗臺，其包括用于承載模型的框架式模型臺、用于使框架式模型臺在設(shè)定最大 傾斜角度范圍內(nèi)整體傾斜的擺動結(jié)構(gòu)、用于在框架式模型臺的開放口方向上對模型施壓的 加載裝置；框架式模型臺包括上開放口，位于前、后、左與右方的側(cè)墻板，及底座板；在底座 板上設(shè)置開采口，開采口處設(shè)有可拆卸的封堵板條；所設(shè)定的最大傾斜角度為30°?45° ; 加載裝置施加設(shè)定最大壓力為800?1000千克。上述框架式模型臺，在左側(cè)設(shè)置多根左立 柱，在右側(cè)設(shè)置同樣數(shù)量的右立柱，左立柱與右立柱之間位置一一對應(yīng)，左立柱及右立柱與 框架式模型臺固定在一起，在任一對左立柱與右立柱之間設(shè)置一橫梁，上述加載裝置中的 油缸設(shè)置在橫梁上；對上述一個左立柱而言，該左立柱包括主柱體和柱座，在柱座與主柱體 之間設(shè)置左側(cè)液壓千斤頂，對上述一個右立柱而言，該右立柱包括主柱體和柱座，主柱體與 柱座之間設(shè)置右側(cè)鉸接結(jié)構(gòu)；上述擺動結(jié)構(gòu)包括上述左側(cè)液壓千斤頂及右側(cè)鉸接結(jié)構(gòu)。
[0003] 上述采場礦壓三維物理模擬試驗臺，雖然也能夠很好地模擬巷道深部以及大傾角 煤層開采實驗；但也存在著以下不足：
[0004] 由于加載設(shè)在框架式模型臺的開放口處，施力方向由上至下，而開采口則設(shè)在底 座板上，開采方向由下至上，施力方向與開采方向大體一致；因此，其不能用于模擬巷道深 部應(yīng)力較為復(fù)雜的狀態(tài)。諸如：不能很好地表征不同開采深度，以及不能很好地仿真不同構(gòu) 造應(yīng)力條件等等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的任務(wù)在于解決現(xiàn)有技術(shù)中采場礦壓三維物理模擬試驗臺存在的技術(shù)缺 陷，提供一種用于模擬巷道深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的臥式模擬試驗臺。
[0006] 其技術(shù)解決方案是：
[0007] -種深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺，包括：
[0008] 用于承載模型的框架式模型臺，包括上開放口、可移動式前側(cè)墻板、可移動式后側(cè) 墻板、可移動式左側(cè)墻板、可移動式右側(cè)墻板、及可移動式底板；各相鄰兩塊側(cè)墻板之間通 過在對接部位彼此設(shè)置的插頭與插槽配合來實現(xiàn)滑動連接，可移動式底板設(shè)置在底板支撐 基座上，可移動式底板可向前、后、左、或右側(cè)移動；
[0009] 帶有巷道的模型，模型裝載于框架式模型臺內(nèi)，巷道包括圓形巷道、拱形巷道、矩 形巷道或梯形巷道，巷道的出口朝向框架式模型臺的上開放口處，巷道開采方向向著框架 式模型臺的底板處延伸；
[0010] 封蓋框架式模型臺的上開放口處并可拆卸的高強度鋼化玻璃板，作為實時觀察巷 道內(nèi)部變化狀態(tài)的觀察窗。
[0011] 上述各側(cè)墻板均配置有側(cè)板推動油缸，底板配置有底板推動油缸，各側(cè)板推動油 缸及底板推動油缸接入液壓控制系統(tǒng)。
[0012] 上述深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺，通過液壓控制系統(tǒng)控制相鄰側(cè)墻板共同 對模型作出施壓動作，可分別施加不同大小的力來表征巷道不同開采深度的應(yīng)力狀態(tài)；并 通過觀察窗實時觀察和/或拍攝由此引起的巷道內(nèi)部的變化狀態(tài)。
[0013] 上述深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺，通過液壓控制系統(tǒng)控制四方側(cè)墻板共同 對模型作出施壓動作，可分別施加不同大小的力來表征巷道不同開采深度及構(gòu)造的應(yīng)力狀 態(tài)；并通過觀察窗實時觀察和/或拍攝由此引起的巷道內(nèi)部的變化狀態(tài)。
[0014] 上述深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺，通過液壓控制系統(tǒng)控制四方側(cè)墻板共同 對模型作出施壓動作，來模擬不同開采深度和構(gòu)造應(yīng)力條件下巷道變化特征，若巷道變形 程度較小，圍巖體內(nèi)部裂紋或裂隙難以直觀顯現(xiàn)，則可以依據(jù)所需研究的巷道變形角度，并 通過底板施加相應(yīng)方位剪切力，擴展裂紋或裂隙直至足以直觀表征量級；最后通過觀察窗 實時觀察和/或拍攝由此引起巷道內(nèi)部的變化狀態(tài)。
[0015] 本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果：
[0016] 本發(fā)明能夠更好地表征巷道不同開采深度，以及仿真巷道不同構(gòu)造應(yīng)力條件等， 特別適用于模擬巷道深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)；還能夠克服以往因巷道變形程度較小，不易監(jiān)測 的缺點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作更進一步的說明：
[0018] 圖1為本發(fā)明一種實施方式的俯視結(jié)構(gòu)原理不意圖。
[0019] 圖2為圖1方式的側(cè)視結(jié)構(gòu)原理示意圖。

【具體實施方式】
[0020] 結(jié)合圖1與圖2,一種深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺，包括用于承載模型的框 架式模型臺、帶有巷道的模型、封蓋框架式模型臺的上開放口處并可拆卸的高強度鋼化玻 璃板。
[0021] 上述框架式模型臺，包括上開放口 1、可移動式前側(cè)墻板2、可移動式后側(cè)墻板3、 可移動式左側(cè)墻板4、可移動式右側(cè)墻板5、及可移動式底板6。各相鄰兩塊側(cè)墻板之間通過 在對接部位彼此設(shè)置的插頭與插槽配合來實現(xiàn)的滑動連接，用以實現(xiàn)各側(cè)墻板在設(shè)定距離 內(nèi)往復(fù)移動。可移動式底板設(shè)置在底板支撐基座（未示出）上，可移動式底板可向前、后、 左、或右側(cè)（方位）移動，用以實現(xiàn)其在設(shè)定距離內(nèi)往復(fù)移動；用于在圍巖體內(nèi)部裂紋或裂 隙難以直觀顯現(xiàn)時，可以依據(jù)所需研究的巷道變形角度，通過上述底板施加相應(yīng)方位剪切 力，擴展裂紋或裂隙實現(xiàn)足以直觀表征量級。
[0022] 上述模型7裝載于框架式模型臺內(nèi)，巷道包括圓形巷道、拱形巷道、矩形巷道或梯 形巷道，巷道的出口朝向框架式模型臺的上開放口處，巷道開采方向向著框架式模型臺的 底板處延伸。上述模型本身的制備采取或借鑒已有技術(shù)即可實現(xiàn)。
[0023] 上述高強度鋼化玻璃板（未示出），作為實時觀察巷道內(nèi)部變化狀態(tài)的觀察窗。
[0024] 上述各側(cè)墻板均配置有側(cè)板推動油缸8,底板配置有底板推動油缸9,各側(cè)板推動 油缸及底板推動油缸接入液壓控制系統(tǒng)。
[0025] 本發(fā)明通過配置相應(yīng)的控制部件（裝置）或信息采集部件（裝置），能夠開展如下 工作：
[0026] ①上述深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺，通過液壓控制系統(tǒng)控制相鄰側(cè)墻板共 同對模型作出施壓動作，可分別施加不同大小的力來表征巷道不同開采深度的應(yīng)力狀態(tài)； 并通過觀察窗實時觀察和/或拍攝由此引起的巷道內(nèi)部的變化狀態(tài)。
[0027] ②上述深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺，通過液壓控制系統(tǒng)控制四方側(cè)墻板共 同對模型作出施壓動作，可分別施加不同大小的力來表征巷道不同開采深度及構(gòu)造的應(yīng)力 狀態(tài)；并通過觀察窗實時觀察和/或拍攝由此引起的巷道內(nèi)部的變化狀態(tài)。
[0028] ③上述深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺，通過液壓控制系統(tǒng)控制四方側(cè)墻板共 同對模型作出施壓動作，來模擬不同開采深度和構(gòu)造應(yīng)力條件下巷道變化特征，若巷道變 形程度較小，圍巖體內(nèi)部裂紋或裂隙難以直觀顯現(xiàn)，則可以依據(jù)所需研究的巷道變形角度， 并通過底板施加相應(yīng)方位剪切力，擴展裂紋或裂隙至足以直觀表征量級；最后通過觀察窗 實時觀察和/或拍攝由此引起巷道內(nèi)部的變化狀態(tài)。
[0029] 上述方式中未述及的有關(guān)技術(shù)內(nèi)容采取或借鑒已有技術(shù)即可實現(xiàn)。
[0030] 需要說明的是，在本說明書的教導(dǎo)下本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以作出這樣或那樣的容 易變化方式，諸如等同方式，或明顯變形方式。上述的變化方式均應(yīng)在本發(fā)明的保護范圍之 內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺，其特征在于包括： 用于承載模型的框架式模型臺，包括上開放口、可移動式前側(cè)墻板、可移動式后側(cè)墻 板、可移動式左側(cè)墻板、可移動式右側(cè)墻板、及可移動式底板；各相鄰兩塊側(cè)墻板之間通過 在對接部位彼此設(shè)置的插頭與插槽配合來實現(xiàn)滑動連接，可移動式底板設(shè)置在底板支撐基 座上，可移動式底板可向前、后、左、或右側(cè)移動； 帶有巷道的模型，模型裝載于框架式模型臺內(nèi)，巷道包括圓形巷道、拱形巷道、矩形巷 道或梯形巷道，巷道的出口朝向框架式模型臺的上開放口處，巷道開采方向向著框架式模 型臺的底板處延伸； 封蓋框架式模型臺的上開放口處并可拆卸的高強度鋼化玻璃板，作為實時觀察巷道內(nèi) 部變化狀態(tài)的觀察窗。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺，其特征在于：上述各側(cè) 墻板均配置有側(cè)板推動油缸，底板配置有底板推動油缸，各側(cè)板推動油缸及底板推動油缸 接入液壓控制系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺，其特征在于：通過液壓 控制系統(tǒng)控制相鄰側(cè)墻板共同對模型作出施壓動作，可分別施加不同大小的力來表征巷道 不同開采深度的應(yīng)力狀態(tài)；并通過觀察窗實時觀察和/或拍攝由此引起的巷道內(nèi)部的變化 狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺，其特征在于：通過液壓 控制系統(tǒng)控制四方側(cè)墻板共同對模型作出施壓動作，可分別施加不同大小的力來表征巷道 不同開采深度及構(gòu)造的應(yīng)力狀態(tài)；并通過觀察窗實時觀察和/或拍攝由此引起的巷道內(nèi)部 的變化狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)臥式模擬試驗臺，其特征在于：通過液壓 控制系統(tǒng)控制四方側(cè)墻板共同對模型作出施壓動作，來模擬不同開采深度和構(gòu)造應(yīng)力條件 下巷道變化特征，若巷道變形程度較小，圍巖體內(nèi)部裂紋或裂隙難以直觀顯現(xiàn)，則可以依據(jù) 所需研究的巷道變形角度，并通過底板施加相應(yīng)方位剪切力，擴展裂紋或裂隙直至足以直 觀表征量級；最后通過觀察窗實時觀察和/或拍攝由此引起巷道內(nèi)部的變化狀態(tài)。
【文檔編號】G01N33/24GK104142387SQ201410334633
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】蔣宇靜, 文志杰, 王剛 申請人:山東科技大學(xué)