[发明专利]水密封条件下模型试验煤柱水平加载机构及方法

权利要求书

1.一种水密封条件下模型试验煤柱水平加载机构，其特征在于，包括：

水平加载系统，其包括水平加载伺服电机、丝杠及水平加载板，所述水平加载伺服电机的输出轴与丝杠的其中一端连接，丝杠的另一端与水平加载板连接，所述水平加载板用于顶抵在待测煤柱上；以及

反力架，其用于安装所述水平加载伺服电机；

侧梁，其与所述反力架相对设置；

前梁和后梁，所述前梁和后梁相对设置，并且所述前梁、反力架、后梁和侧梁依次连接以形成围置所述待测煤柱的模型。

2.根据权利要求1所述的水密封条件下模型试验煤柱水平加载机构，其特征在于，所述反力架上沿高度方向设置有多个加载孔，每个加载孔的周边均设置有多个螺纹孔，所述水平加载伺服电机通过目标煤层所对应位置的多个螺纹孔安装在反力架上。

3.根据权利要求1所述的水密封条件下模型试验煤柱水平加载机构，其特征在于，未安装水平加载伺服电机的加载孔及螺纹孔处于密封状态。

4.根据权利要求1所述的水密封条件下模型试验煤柱水平加载机构，其特征在于，所述丝杠上套设有套管，所述套管和丝杠之间以黄油填充。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的水密封条件下模型试验煤柱水平加载机构，其特征在于，所述水平加载板上安装有位移传感器或测力计监测系统。

6.一种采用权利要求1至5中任一项所述的水密封条件下模型试验煤柱水平加载机构实施的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)首先将所述前梁、反力架、后梁和侧梁依次连接并围置所述待测煤柱，拆下所述后梁，自下而上填料以布置煤层，留设待测煤柱以及与该待测煤柱最接近的煤柱；

(2)解除与煤层相应高度对应的反力架上对加载孔和螺纹孔的密封，同时以加载孔的高度向待测煤柱及最接近煤柱钻圆形孔洞，将所述丝杠依次穿过最接近煤柱和待测煤柱；

(3)将丝杠靠近待测煤柱的一端穿设有水平加载板，所述水平加载板顶抵在待测煤柱上，所述丝杠的另一端与水平加载伺服电机的输出端连接；

(4)随着铺设过程逐步安装所述后梁直至后梁全部安装完毕，实现模型密封；

(5)水平加载伺服电机旋转带动丝杠旋转，从而推动水平加载板对待测煤柱施加水平荷载，当待测煤柱被破坏时，获得此时的加载力或加载位移。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，按力加载时，所述水平加载板上安装有测力计监测系统，测力计监测系统与加载控制系统耦合，实时调整伺服电机转速，从而控制加载的力。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，按位移加载时，所述水平加载板上安装有位移传感器，位移传感器将测得的数值传输给加载控制系统，所述加载控制系统控制伺服电机的转速，从而控制丝杠的转速，进而控制水平加载板的前进速度及位移。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，先在加载孔内放置中空密封套管，套管内涂抹黄油，再使丝杠穿过所述套管，以实现对水进行密封。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其特征在于，未安装水平加载伺服电机的加载孔及螺纹孔由螺栓和垫片进行密封。