[实用新型]由气压芯模实现的均压和让压相似材料模拟支护体装置

说明书

技术领域

本实用新型属采矿技术领域，特别涉及一种由气压芯模实现的均压和让压相似材料模拟支护体装置。 

背景技术

相似材料模拟实验作为研究岩层移动变形规律、巷道支护效果的一种手段，它以相似理论为依据，用与煤岩、支护材料的力学性质相似的材料，按原型与模型间所需的相似准则做成模型，然后在模拟中开掘巷道或围岩支护，观察顶板岩层及围岩的变形、位移及破坏情况以及地表的沉陷情况，据此分析原型中所发生的情况，具有成本低、周期短、效率高、操作简便，直观性强，可以得利进行试验、观测方便以及可以人为控制研究因素，已发展成为岩层移动的围岩支护研究的一种重要、有效手段。 

传统的相似模拟实验中的不能实现均压支护(均布载荷)和让压支护，特别是对于深部开采中圆形巷道的施加均压支护后的围岩破坏现象分析，受巷道形状，开掘空间的限制，往往采用在开展实验前装置在模型内部施加铅丝(或铁丝)+固体胶模拟均压支护体的方式，不能实现让压支护，不能准确反映实际巷道开挖过程中的先开挖后支护的工序，更不能模拟出深部开采条件下的圆形巷道围岩破坏变形规律。 

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型在开展深部开采条件下圆形巷道相似材料模拟实验的基础上，适合立体维相似材料模拟实验台及平面相似材料模拟实验台，针对圆形巷道如何施加均压(可让压)支护体、以及在均压支护及让压支护条件下巷道围岩变形破坏的问题而创造性地提出一种均压(可让压)支护相似材料模拟支护体结构。 

本实用新型一种由气压芯模实现的均压和让压相似材料模拟支护体装置，由气源泵、高压管、断流止回阀、高压四通管件、气压芯模、卸压排气阀可调压气压表组成，其中气源泵通过高压管与断流止回阀相连，断流止回阀的另一端与通过高压管与高压四通管连接，气压芯模、可调压气压表、排气卸压阀分别通过高压管与高压四通管另外三端连接；气源泵通过高压管向气压芯模供压，气流由断流止回阀控制进入，支护压力大小由可调压气压表控制，让压到一定压力值时，也可由调压气压表控制调节。 

所述气压芯模主要是由橡胶与纤维加强层硫化而制成，即工程上所用的充气芯模，承受压力不小于0.5MPa，其形状和尺寸需要根据相似材料模拟实验台及模拟开挖的巷道的 形状和尺寸而定。 

工作时，将气压芯模放入开挖后的圆形巷道中，即可开展均压支护或让压支护实验工作。 

均压支护工作时，由气源泵提供高压气源，装置开始工作前，开通断流止回阀、关闭卸压排气阀。高压气流通过高压和断流止回阀进入四通管后进入气压芯模、可调压气压表显示压力，达到或超过设计压力值后，停止气源泵，按气压芯模拟提供的均压支护压力，调节气压表调控阀门进行压力调节，达到设计压值即可开展相应的监测等工作。当实验完成后，通过卸压排气阀将气压芯模中的废气排出，完成实验工作内容。 

让压支护工作时，按均压支护工作原理，调节气压表调控阀门，使气压芯模中的压力降低到所需的让压大小，即可开展相应监测工作。 

本实用新型的装置可实现矿山压力及岩层控制的三维及平面相似材料模拟实验中巷道开挖后支护体的模拟，可对模拟的巷道围岩实施均压支护，可模拟支护阻力在0.5MPa以下的支护体。同时也可模拟支护体让压支护技术，即在现有支护阻力值下，降低支护阻力大小，观测研究支护体对围岩的支护效果。还具有使用简便，经济耐用，可以多次重复使用，未充气能柔软收缩，任意折叠、卷曲。 

附图说明

图1为由气压芯模实现的均压和让压相似材料模拟支护体装置主体结构图，其中1气源泵，2高压管，3断流止回阀，4高压四通管件，5气压芯模，6卸压排气阀，7可调压气压表； 

图2顶板主应力变化曲线图， 

图3底板主应力变化曲线。 

具体实施方式

本实用新型实施例中所用所用气压芯模均在常熟市虞山镇东南橡胶制品厂定制，其中模体进气管采用2分铜标准件。 

高压管采用台湾山耐斯PU气管，高压管两端接头采用2分铜标准件接头。 

气源泵采用上海鼎威V-0.12/8电动气泵。 

断流止回阀采用空压机专用2分止回阀。 

四通管采用2分铜标准件四通管。 

卸压阀采用山耐斯QE-01型气动快排阀。