[发明专利]可移动的多功能煤岩层相似模拟实验台

说明书

本发明提供了一种可移动的多功能煤岩层相似模拟实验台，包括实验台框架、加压横梁、底座、底板，所述加压横梁横置于实验台框架内，两端固定于实验台框架上，所述底座设于实验台框架下方，所述底板置于实验台框架的下框条上；底座上设有多个下加压机构，实验台框架的下框条上设有通孔，通孔可供下加压机构的移动端通过，实验台框架的侧框条下部设有凹槽，加压横梁下方设有多个上加压机构，上加压机构的移动端铰接有加压板。本发明实现了倾斜煤岩层的模拟实验，不破坏煤层原有应力条件；实现模型区域垂直方向、左右方向、前后方向的调节，降低了设备成本；施压压力可控，调节方便。

技术领域

本发明涉及地质岩层相似模拟实验装置，具体涉及一种可双向加压、倾角可变的相似模拟实验台。

背景技术

在煤层开采工作中，由于大多数煤开采工作发生在地下，由采动引起的覆岩结构动态变化与地表沉降规律难以直观监测，而通过现场实测所占用的周期又长，同时消耗人力、物力和财力又大。因此，需要借助相似模拟实验装置进行煤岩层相似材料的铺设成型，并进行相关实验数据的检测和分析，进而指导生产实践。现有的矿山压力模拟实验台基本采用支架固定的结构，移动不便、且不能适应多要求模拟比例，不能实现双向加压，更不能实现对施压的大小进行可控制调节。为了解决上述问题，市面上出现了各种实验台。例如：

公开号为CN203881663U的中国专利公开了一种侧向加压相似模拟实验装置，该装置通过螺栓将侧挡板固定在立柱上，实现了侧向加压。但由于是依赖螺栓压紧侧挡板提供压力，不可调节。

公开号为CN110108852A的中国专利公开了一种加载可控和尺寸可调的相似模拟试验装置，该装置包括框体，框体上设有左挡板、右加载板、上加载板、前挡板和后挡板，左挡板可沿框体上下滑动，右加载板、上加载板上设有加载装置，右加载板可左右移动，上加载板可上下左右移动。该装置实现了模型区域尺寸可调，但仅仅是垂直方向的调节，未能实现装置横向可调节，而且该装置结构过于复杂，模型的铺设和拆卸不方便。

公开号为CN204405655U的中国专利公开了一种适于任意倾角煤层相似模拟的实验装置，该装置包括底座，底座左右两端连接有两根立柱，底座上设有上顶板，上顶板开有通透孔，通透孔下设有千斤顶，上顶板上设有抽拉式底板，抽拉式底板左端与左立柱滑动连接，右端与右立柱铰接，实现了倾角的任意调节。但是，该装置改变了地应力，破坏了煤层附近的原有应力条件；加压时，抽拉式地板沿着铰接点有转动的趋势，使模型与立柱、上方的横梁挤压，产生不规则的应力。

公开号为CN208239213U的中国专利公开了一种矿山压力及岩层控制相似模拟试验装置，该装置包括底座和框架，底座下方设有万向轮能够自由移动，框架上端通螺杆连接有加压横梁，加压横梁上设有多个液压千斤顶，液压千斤顶上设有加压平面。该装置解决了岩层厚度单一，数据监控困难，移动不便等问题。但是，由于只提供了地应力模拟，忽略了煤层侧应力，因此只能解决单一应力问题；其次加压板的角度不能调节，因而只能模拟水平煤层，而现实生产中煤层大多以倾斜形式赋存；而且，在进行模拟开挖的过程中，需要人工开挖，操作复杂，费时费力；另外，当加载压力较大时，由于加压横梁对螺杆的反力、螺杆对框架的反力，容易使横梁、框架上的螺纹孔损坏失效。同时此装置采用万向轮作为试验台的支撑装置，堆架试验时可能会引起试验装置滑动，操作不便，且模型成型后，底座受力不均匀，一定程度上，影响煤层内部的受力分布情况。

公开号为CN205301313U的中国专利公开了一种用于倾斜或急倾斜煤层的相似模拟实验装置，该装置包括内框架和外框架，内框架左边铰接有前后两根立柱，右边设有前后两根支撑柱，立柱与外框架滑动连接，支撑柱与外框架固定连接，立柱与外框架之间设有多个水平千斤顶，内框架底板下方设有多个顶升千斤顶，内框架顶板上均匀设有多个液压头，液压头连接一块承压板。该装置通过内框架的变形实现了倾角的调节，但水平千斤顶施压时必定会引起内框架产生变形的趋势，从而使倾斜角、模型上下方向的压力发生改变，破坏煤层的原有应力条件，使测量结果失真；另外，内框架的高度固定，不同厚度的岩层模拟实验，需要对应制造不同型号的实验装置，成本高。