本實(shí)用新型涉及一種大型三維動(dòng)載礦用相似材料物理試驗(yàn)平臺(tái)裝置，屬于礦山災(zāi)害研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，隨著采礦行業(yè)的發(fā)展，礦山災(zāi)害時(shí)有發(fā)生且條件更為復(fù)雜多變，對(duì)此問(wèn)題的研究也在不斷深入，傳統(tǒng)的理論和經(jīng)驗(yàn)略顯不足，由于災(zāi)害的復(fù)雜性、多樣性，加之現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的局限性使得進(jìn)行物理模擬實(shí)驗(yàn)成為重要的研究方法，對(duì)事故的再現(xiàn)、理論的分析和總結(jié)有重要的輔助作用。

對(duì)于當(dāng)前的相似材料物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作和應(yīng)用主要集中于二維的相似材料物理模擬試驗(yàn)以及三維靜載的相似材料物理模擬試驗(yàn)為主，部分動(dòng)載試驗(yàn)平臺(tái)受動(dòng)載來(lái)源(受管制類(lèi)的雷管、炸藥等)的影響難以施加，故而對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的研究工作造成一定的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于：提供一種大型三維動(dòng)載礦用相似材料物理試驗(yàn)平臺(tái)，以解決現(xiàn)有相似材料物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作和應(yīng)用主要集中于二維的相似材料物理模擬試驗(yàn)以及三維靜載的相似材料物理模擬試驗(yàn)，部分動(dòng)載試驗(yàn)平臺(tái)受動(dòng)載來(lái)源的影響難以施加，影響實(shí)驗(yàn)研究的問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，擬采用這樣一種大型三維動(dòng)載礦用相似材料物理試驗(yàn)平臺(tái)，包括基座，基座上沿豎向設(shè)置有前擋板、兩個(gè)側(cè)擋板和后擋板，前擋板、側(cè)擋板和后擋板的上方設(shè)置有頂板，且前擋板、兩個(gè)側(cè)擋板、后擋板和頂板與基座的上端面之間圍合成方形結(jié)構(gòu)，所圍合的方形結(jié)構(gòu)內(nèi)填充有模擬巖層，模擬巖層內(nèi)沿橫向設(shè)置有模擬巷道，模擬巷道的一端設(shè)置有模擬煤層，另一端連通至前擋板的外部，模擬巷道內(nèi)設(shè)置有微型采煤機(jī)，微型采煤機(jī)提供一定的沖擊力以模擬動(dòng)載，微型割煤機(jī)上還設(shè)置有高速攝像機(jī)，所述擋板和頂板的外側(cè)還設(shè)置有支撐部，兩個(gè)側(cè)擋板、后擋板和頂板的外側(cè)分布設(shè)置有千斤頂，千斤頂?shù)牡鬃潭ㄓ谥尾可希Ы镯數(shù)墓ぷ鞫隧斁o設(shè)置于所對(duì)應(yīng)的側(cè)擋板、后擋板和頂板上。

前述試驗(yàn)平臺(tái)中，模擬巖層內(nèi)設(shè)置有應(yīng)力傳感器和應(yīng)變傳感器，以便監(jiān)測(cè)和調(diào)控千斤頂?shù)氖┝Γ?/p>

前述試驗(yàn)平臺(tái)中，前擋板上模擬巷道的巷道口外側(cè)還設(shè)置有工作面開(kāi)挖擋板，工作面開(kāi)挖擋板上正對(duì)模擬巷道的巷道口處設(shè)置有可打開(kāi)式的巷道開(kāi)挖擋板；

前述試驗(yàn)平臺(tái)中，千斤頂?shù)乳g距地分布設(shè)置于側(cè)擋板、后擋板和頂板的外側(cè)，且千斤頂與所對(duì)應(yīng)的側(cè)擋板、后擋板或頂板相垂直；

前述試驗(yàn)平臺(tái)中，基座、前擋板、側(cè)擋板、后擋板和頂板之間均為密封連接，基座上還設(shè)置有連通至模擬巖層的注水管道，注水管道用于研究礦井水害的物理實(shí)驗(yàn)；

前述試驗(yàn)平臺(tái)中，千斤頂與側(cè)擋板、后擋板和頂板之間還設(shè)置有柔性橡膠，使千斤頂在工作時(shí)能同步加壓，而且有助于模型填料時(shí)的壓實(shí)分層等工作，對(duì)于部分重點(diǎn)研究媒體或巖層采用預(yù)制模型塊方式，在預(yù)先設(shè)計(jì)好的預(yù)制模型塊表面上粘帖相關(guān)的應(yīng)變或光纖等傳感器，然后再采用粘結(jié)劑粘結(jié)上面的預(yù)制模型塊成為完整的巖層或煤層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型能夠更真實(shí)的模擬三維動(dòng)載作用下的開(kāi)采、巷道支護(hù)等基本問(wèn)題以及簡(jiǎn)單地質(zhì)條件的災(zāi)害問(wèn)題，亦可以再現(xiàn)某些事故的發(fā)生，相比于現(xiàn)有單一的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)有更好的綜合性、真實(shí)性以及可靠性，對(duì)事故的再現(xiàn)、理論的分析和總結(jié)有著極為重要的作用。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例：

參照?qǐng)D1和圖2，本實(shí)施例提供的一種大型三維動(dòng)載礦用相似材料物理試驗(yàn)平臺(tái)，包括基座1，基座1上沿豎向設(shè)置有前擋板2、兩個(gè)側(cè)擋板3和后擋板4，前擋板2、側(cè)擋板3和后擋板4的上方設(shè)置有頂板5，且前擋板2、兩個(gè)側(cè)擋板3、后擋板4和頂板5與基座1的上端面之間圍合成方形結(jié)構(gòu)，所圍合的方形結(jié)構(gòu)內(nèi)填充有模擬巖層8，模擬巖層8內(nèi)設(shè)置有應(yīng)力傳感器13和應(yīng)變傳感器14，以便監(jiān)測(cè)和調(diào)控千斤頂?shù)氖┝?，模擬巖層8內(nèi)沿橫向設(shè)置有模擬巷道9，模擬巷道9的一端設(shè)置有模擬煤層10，另一端連通至前擋板2的外部，模擬巷道9內(nèi)設(shè)置有微型采煤機(jī)11，微型采煤機(jī)11提供一定的沖擊力以模擬動(dòng)載，微型割煤機(jī)11上還設(shè)置有高速攝像機(jī)12，所述擋板和頂板5的外側(cè)還設(shè)置有支撐部6，兩個(gè)側(cè)擋板3、后擋板4和頂板5的外側(cè)分布設(shè)置有千斤頂7，千斤頂7的底座固定于支撐部6上，千斤頂7的工作端頂緊設(shè)置于所對(duì)應(yīng)的側(cè)擋板3、后擋板4和頂板5上，千斤頂7與側(cè)擋板3、后擋板4和頂板5之間還設(shè)置有柔性橡膠，千斤頂7等間距地分布設(shè)置于側(cè)擋板3、后擋板4和頂板5的外側(cè)，且千斤頂7與所對(duì)應(yīng)的側(cè)擋板3、后擋板4或頂板5相垂直。

基座1、前擋板2、側(cè)擋板3、后擋板4和頂板5之間均為密封連接，基座1上還設(shè)置有連通至模擬巖層8的注水管道17；

前擋板2上模擬巷道9的巷道口外側(cè)還設(shè)置有工作面開(kāi)挖擋板15，工作面開(kāi)挖擋板15上正對(duì)模擬巷道9的巷道口處設(shè)置有可打開(kāi)式的巷道開(kāi)挖擋板16。

研究巷道穩(wěn)定性問(wèn)題時(shí)，在設(shè)計(jì)、填料、加壓穩(wěn)定之后，上覆巖層、前后、以及左右三個(gè)方向的千斤頂7施加的壓力是不同的，這樣更接近于真實(shí)的生產(chǎn)條件；在模擬巷道9開(kāi)挖過(guò)程中微型采煤機(jī)11在液壓缸的推進(jìn)下定量的開(kāi)挖巖體，并且按照設(shè)計(jì)方案有規(guī)律的通過(guò)液壓缸控制沖擊桿向模擬巷道9工作面施加一定的沖擊力，此時(shí)高速攝像機(jī)12將拍攝下頂?shù)装?、兩幫以及工作面的巖體破碎情況，這種設(shè)計(jì)可以較好的模擬開(kāi)挖引起的動(dòng)載作用，對(duì)于研究動(dòng)載作用下巖體的變化有很好的輔助作用，高速攝像機(jī)12將捕捉下動(dòng)載作用下周?chē)鷰r體的完整情況；開(kāi)挖的廢料由吸塵器清理干凈；煤、巖體的應(yīng)力應(yīng)變情況將由應(yīng)力和應(yīng)變傳感器收集數(shù)據(jù)，隨時(shí)整理分析確認(rèn)下一步的實(shí)驗(yàn)方案；支護(hù)、注漿等步驟可以采用開(kāi)挖后打孔安裝，并在錨桿等連接應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并且安裝攝像頭拍攝在支護(hù)之后的變化以及不同支護(hù)方式的對(duì)比，可以有效的比較支護(hù)方案的優(yōu)劣；另外對(duì)于斷層、巖溶柱、老空水以及含水帶的問(wèn)題可以在實(shí)驗(yàn)材料中添加松香、石蠟等防水材料，千斤頂7和柔性橡膠之間使用乳膠連接密封。

研究采場(chǎng)礦壓?jiǎn)栴}時(shí)，在設(shè)計(jì)、填料、加壓穩(wěn)定之后，上覆巖層、前后、以及左右三個(gè)方向的千斤頂7施加的壓力是不同的，這樣更接近于真實(shí)的生產(chǎn)條件；在采煤工作面推進(jìn)過(guò)程中微型采煤機(jī)11在液壓缸的推進(jìn)下定量的開(kāi)挖煤體，并且按照設(shè)計(jì)方案有規(guī)律的通過(guò)液壓缸控制沖擊桿向工作面施加一定的沖擊力，此時(shí)高速攝像機(jī)12將拍攝下頂?shù)装?、煤柱以及工作面的巖體破碎情況，這種設(shè)計(jì)可以較好的模擬開(kāi)挖引起的動(dòng)載作用，對(duì)于研究動(dòng)載作用下頂?shù)装逡约肮ぷ髅婷后w的變化有很好的輔助作用，可以較好的模擬實(shí)際的生產(chǎn)狀態(tài)，高速攝像機(jī)12將捕捉下頂?shù)装?、煤柱以及工作面的變化情況；開(kāi)挖的廢料由吸塵器清理干凈；煤、巖體的應(yīng)力應(yīng)變情況將由應(yīng)力及應(yīng)變傳感器收集數(shù)據(jù)，隨時(shí)整理分析確認(rèn)下一步的實(shí)驗(yàn)方案；隨著工作面的推進(jìn)，在采空區(qū)安裝攝像頭檢測(cè)頂板變化；對(duì)于另外對(duì)于斷層等可以在實(shí)驗(yàn)材料做改變形成斷層介質(zhì)。