[发明专利]模拟岩爆条件下巷道支护系统抗冲击特性测试装置及方法

说明书

本发明提供模拟岩爆条件下巷道支护系统抗冲击特性测试装置及方法，包括主框架和锚杆，主框架上设升降电机，升降电机连接冲击梁，冲击梁上设立柱，立柱上设表面支护安装框架，表面支护安装框架内设表面支护构件，锚杆锚固于上下两段钢管内，上下两段钢管设上法兰和下法兰，上法兰设在冲击梁上并与冲击梁之间设压力传感器，表面支护构件上设配重块，部分配重块承载在表面支护构件上，部分配重块承载在下法兰上，螺母与表面支护构件之间设压力传感器和托盘，表面支护构件的下方和冲击梁上设加速度传感器，冲击梁两侧的下方设液压缓冲器，所述冲击梁中部的下方设摄像头，本发明提供了模拟岩爆条件下巷道支护系统抗冲击特性测试装置及方法。

技术领域

本发明涉及岩土测试设备技术领域，具体为模拟岩爆条件下巷道支护系统抗冲击特性测试装置及方法。

背景技术

随着浅部资源的不断枯竭，地下采矿的深度不断增加，围岩赋存应力也日益增大，与浅部相比，深部巷道具有显著的大变形特征，除了与岩体移除后立即反弹所引起的破裂有关，还与岩体材料本身在高应力作用下的流变以及不连续面(节理、层理等)的长期蠕变有关，此外，围岩应力越大，岩石发生突发性破坏并释放能量的可能性越大。因此，深部巷道支护系统不仅需要具有较高的支护阻力，还要具备良好的变形能力。不仅要能够适应安装后因回弹引起的岩体位移，以及随着时间的推移而发生的蠕变，还要满足岩爆等动力灾害下的附加位移需求，以消耗岩体释放的能量。

鉴于目前针对巷道支护系统在动载大变形条件下的冲击变形能力仍缺乏有效的试验测试装置，现有的测试装置均只是测试一种支护结构，例如单独测试锚杆的抗拉，单独测试表面支护构件等，但是只要支护系统其中一个环节遭到破坏，整个支护系统变存在安全隐患，因此需要一种可以全方面模拟深部岩爆条件下巷道支护系统抗冲击的特性和失效特征，以更好的研究在深部岩爆条件下巷道支护系统抗冲击特性和失效特征，为岩爆支护设计和失效控制提供理论基础。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了模拟岩爆条件下巷道支护系统抗冲击特性测试装置及方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：模拟岩爆条件下巷道支护系统抗冲击特性测试装置，包括主框架和锚杆，所述主框架的顶部设有升降电机，所述升降电机通过绕线轮连接有冲击梁，所述冲击梁上设有两个立柱，两个所述立柱之间设有表面支护安装框架，所述表面支护安装框架内设有表面支护构件，所述锚杆外通过锚固剂连接有上下两段钢管，所述上下两段钢管的背离端设有上法兰和下法兰，所述上法兰设在冲击梁上并与冲击梁之间设有压力传感器，所述表面支护构件上设有配重块，部分所述配重块承载在表面支护构件上，部分所述配重块承载在下法兰上，所述锚杆穿过表面支护构件并通过紧固螺母固定，所述紧固螺母与表面支护构件之间设压力传感器，所述冲击梁上设有若干应变片，所述表面支护构件的下方和冲击梁上设有加速度传感器，所述冲击梁两侧的下方设有液压缓冲器，所述冲击梁中部的下方设有摄像头。

进一步的，所述主框架两侧设有导向槽，所述冲击梁的两端滑动连接在导向槽内。

进一步的，所述液压缓冲器处设有超声波探头。

进一步的，所述应变片设有三个，分别设置在冲击梁的上、下表面1/4处和下表面1/2处。

进一步的，还包括钢棒，所述钢棒通过螺栓连接在配重块的两侧。

进一步的，所述锚杆的底部设有用于承托表面支护构件的托盘。

进一步的，所述立柱的侧面呈三角形。

模拟岩爆条件下巷道支护系统抗冲击特性测试方法，包括如下步骤，