[实用新型]煤矿巷道顶板三向受力综合仿真实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤矿巷道支护领域，特别是一种煤矿巷道顶板三向受力综合仿真实验装置。

背景技术

在煤矿巷道支护中，锚杆支护与传统支护相比，具有显著的技术、经济优越性，因而在我国的煤矿巷道中得到大规模的应用。煤矿巷道中常发生顶板事故，长期占据煤矿事故50%以上的比例，而且，随着煤矿开采的深度逐渐增加，巷道围岩受高地应力、地质构造等条件影响，这种趋势变得更加明显，而且巷道掘进锚杆锚固速度对生产有很大影响。因此对顶板岩层性质及结构、锚杆的锚固特性、施工方式必须有足够的研究。而煤矿地下环境相当恶劣，受条件限制以上都很难从现场实地考察得到。通常为了进行相关研究，需要进行实验室相似模拟实验，通过在相似模拟模型上开挖各类工程，通过对相似模型的模拟和实验，来研究工程围岩的变形、移动和破坏等力学现象，分析作用于支护结构上的力和支护效果。而现有的巷道支护研究多采用的是平面实验装置，模拟不了巷道顶板的实际受力及支护情况，得出的结论可能对实际工程应用没有太大的意义；有的实验装置虽能模拟一些实际的工程状况，但是功能单一，操作不便，不具备针对性，实际应用起来不是太经济方便。因此，开发出一种三维的、结构简单合理、实现模拟巷道顶板三向受力的综合仿真实验装置势在必行。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种煤矿巷道顶板三向受力的综合仿真实验装置，可有效解决矿山巷道顶板锚杆支护施工、锚杆的无损检测、锚杆工作情况分析、层状顶板岩层的变形和破坏的仿真模拟问题。

本实用新型解决的技术方案是，包括实验台、模型箱和液压装置，所述的支架台有上部框架，支腿、梯子、固定连接板，上部框架中间有可拆卸的钢板，其上有圆孔；在支架台上部框架中间，有凸台，其上有孔；上部框架、支腿、梯子与固定连接板通过焊接相连；模型箱由五块钢板通过螺栓相连接；在模型箱内表面装有有液压油缸，内部液压管路位于油缸之间；模型箱上部有吊装装置。

本实用新型是一种可以模拟三向受力状态下巷道顶板的综合仿真实验装置，在模型箱里面装好配置好的相似材料以后，可以通过液压装置对模型施加三向应力，从而获得一种真实状态下的顶板受力环境，借此可以在在实验平台下面通过锚杆机往平台内部打锚杆，模拟巷道锚杆支护的锚固过程；该平台还可以模拟顶板实际工作时的顶板钻进特性分析；该平台可以仿真出锚杆受三向力作用下，并基于此开展其他相关实验研究；可以模拟顶板自由状态和锚固状态下的破坏机理和方式，借助于该仿真综合实验装置还可以对巷道顶板锚杆施工及效果监测提供较大的帮助，为巷道顶板锚杆支护的质量监测提供平台，对于巷道锚杆支护的研究具有推动作用。

附图说明

图1为本实用新型的整体视图。

图2为本实用新型的底部视图。

图3为本实用新型的模型箱内部结构图。

图4为本实用新型的支架台结构图。

具体实施方式

以下结合附图对实用新型的具体实施方式作以详细描述。

由图1-4给出，本实用新型包括实验台、模型箱和液压装置，所述的支架台有上部框架5，支腿6、梯子7、固定连接板8，上部框架5中间有可拆卸的钢板10，其上有圆孔11；在支架台上部框架中间，有凸台4，其上有孔13；上部框架5、支腿6、梯子7与固定连接板通过焊接相连；模型箱2由五块钢板通过螺栓相连接；在模型箱内表面装有有液压油缸12，内部液压管路位于油缸之间；模型箱上部有吊装装置1。

所述的吊装装置1是焊接在模型箱上部的矩形钢筋。

所述的支腿6呈从上往下是竖直的，上部框架5支腿6焊接在一起，支腿高度为1500mm。

所述的固定连接板8与其他物体相连固定支架，将上述支架台用螺栓固定在提前浇筑好的混凝土基座上。

所述的模型箱2是由厚度为30mm的高强度钢板连接而成长方体箱状，板与板之间通过M27螺栓连接。

所述的支腿6是截面为200mm×200mm的高强度方形钢板。

所述的油缸12是个30t的油缸，模型箱前后左右和上部共需要布置5组共180个相同的油缸；油缸的操作通过液压操作台控制。

所述模型箱2是大小为1800mm×1800mm×1800mm的正方体箱状物。