多角度倾斜岩层巷道支护相似模拟试验装置及试验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108760370A(43)申请公布日2018.11.06(21)申请号201810587973.8(22)申请日2018.06.07(71)申请人山东科技大学地址266590山东省青岛市经济技术开发区前湾港路579号山东科技大学(72)发明人谭云亮高学鹏赵同彬于凤海邢名录尹延春李刚(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219代理人段毅凡(51)Int.Cl.G01M99/00(2011.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称多角度倾斜岩层巷道支护相似模拟试验装置及试验方法(57)摘要本发明公开了一种多角度倾斜岩层巷道支护相似模拟试验装置及试验方法，包括底座，其还包括：旋转架，一端与所述底座的一端相铰接，其另一端与所述底座的另一端通过角度调节机构相连接，所述角度调节机构用于调节所述旋转架相对于所述底座的旋转角度；框模，放置在所述旋转架上，所述框模内部铺设有煤岩层相似材料；锚杆支护巷道壳体，固定在所述框模的侧壁上，且位于所述煤岩层相似材料的内部；加载单元，用于对所述煤岩层相似材料施加载荷；数据监测单元，用于采集所述煤岩层相似材料的实验数据。本发明能适用于不同巷道支护方案的模拟，并且能实现煤岩层相似材料中各岩层之间倾角的差异化调节。CN108760370ACN108760370A权利要求书1/2页1.一种多角度倾斜岩层巷道支护相似模拟试验装置，其特征在于，它包括底座、旋转架、框模、锚杆支护巷道壳体、加载单元和数据监测单元，其中：所述的旋转架一端铰接在底座上，另一端与底座的另一端通过角度调节机构相连接；所述角度调节机构用于调节旋转架相对于底座的旋转角度，具体结构是：角度调节机构包括螺纹推杆、连杆、滑槽和支撑架；滑槽水平地开设在底座上，螺纹推杆的一端从底座侧壁旋进后伸入到滑槽中，螺纹推杆的另一端与手柄相连接；所述支撑架一端铰接在滑槽的底部，另一端与旋转架的旋转端下表面相接触；所述连杆的一端连接在螺纹推杆上，另一端铰接在支撑架的下表面中部；所述的框模包括前后左右侧板和底板，前后侧板采用透明玻璃钢板制成，框模放置在旋转架上，框模内部铺设有煤岩层相似材料；所述的锚杆支护巷道壳体位于煤岩层相似材料的内部，其外观与巷道断面形状相吻合，具体包括壳体本体、锚杆、限位螺母和吊环螺母；壳体本体固定在框模的前后侧壁上，壳体本体上分布有多排锚杆孔，锚杆锚固段穿过锚杆孔套设上限位螺母后伸入到煤岩层相似材料中，锚杆的安装端通过吊环螺母和托盘固紧在壳体本体上，在吊环螺母和托盘之间安装有微型测力传感器；所述的加载单元，用于对所述煤岩层相似材料施加载荷；所述的数据监测单元，用于采集所述煤岩层相似材料的实验数据。2.如权利要求1所述的多角度倾斜岩层巷道支护相似模拟试验装置，其特征在于，在底座上处于旋转架外侧的部位开设有销槽，销槽中设有与销槽相配合的防滑销块，防滑销块的侧壁与框模的外表面相抵接。3.如权利要求1所述的多角度倾斜岩层巷道支护相似模拟试验装置，其特征在于，所述壳体本体包括多个钢壳，相邻两个所述钢壳之间通过榫卯结构相互连接，所述榫卯结构包括相互配合的榫槽和卯头，所述卯头设置在每个所述钢壳的上下两侧边缘。4.如权利要求1所述的多角度倾斜岩层巷道支护相似模拟试验装置，其特征在于，所述托盘的两侧侧面为具有倾角的斜面。5.如权利要求1所述的多角度倾斜岩层巷道支护相似模拟试验装置，其特征在于，所述加载单元包括加载板和压力机，所述加载板压附在所述煤岩层相似材料的上表面，所述压力机与所述加载板相配合，且所述加载板的形状为梯形。6.如权利要求1所述的多角度倾斜岩层巷道支护相似模拟试验装置，其特征在于，所述数据监测单元包括静态应变测试仪、声发射探头、工业高速相机、信息处理系统和信息显示系统，所述信息处理系统分别与所述静态应变测试仪、声发射探头、工业高速相机和信息显示系统相连接，以及所述静态应变测试仪还与所述微型测力传感器相连接。7.如权利要求1所述的多角度倾斜岩层巷道支护相似模拟试验装置，其特征在于，所述底座上还设有角度标尺。8.如权利要求1所述的多角度倾斜岩层巷道支护相似模拟试验装置，其特征在于，所述旋转架的旋转角度为0-60°。9.一种如权利要求1-8任一所述的多角度倾斜岩层巷道支护相似模拟试验装置的试验方法，其特征在于，其包括以下步骤：第一步：根据工程现场实际条件制定巷道支护模拟方案，包括锚杆间距和排距，煤层以2CN108760370A权利要求书2/2页及岩层的倾斜角度，确定所配制的相似材料参数；第二步：调整好旋转架角度，具体方法是：以角度标尺读数为标准，通过螺纹推杆的旋进和旋出，在每层相似材料铺设前对旋转架的角度进行调节，进而差异化调节每层相似材料的倾角；第三步：