一种工作面底板抗压入强度的原位测定装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种工作面底板抗压入强度的原位测定装置及方法，用于工作面底板(1)的抗压入强度的原位测定，包括锚杆(3)、下压板(6)、千斤顶(7)、上压板(8)、连接组件(9)、压力传感器(11)、位移传感器(12)，本发明专利技术可以在现场原位测试底板的抗压入强度，并消除了外界复杂因素的影响；本方法得到的原位测试底板的抗压入强度精度高，解决了现有采用实验室测试数据不准确的弊端；同时工序简单，设备简易，可操作性强，能重复利用，测试成本低，具有广泛的适用性。

An In-situ Measuring Device and Method for Compressive Strength of Working Face Floor

The invention discloses an in-situ measuring device and method for the indentation strength of the working face floor, which is used for in-situ measuring the indentation strength of the working face floor (1), including bolts (3), depressed plates (6), jacks (7), upper plates (8), connecting components (9), pressure sensors (11), displacement sensors (12). The device can test in-situ the indentation strength of the working face floor and eliminate it. Influences of complex external factors; high accuracy of in-situ test floor compressive strength obtained by this method solves the drawbacks of inaccurate laboratory test data; at the same time, the process is simple, the equipment is simple, the operability is strong, can be reused, the test cost is low, and has a wide range of applicability.

【技术实现步骤摘要】
一种工作面底板抗压入强度的原位测定装置及方法
本专利技术涉及一种煤矿井下原位测定方法，特别是一种工作面底板抗压强度的原位测定装置及方法。
技术介绍
工作面底板抗压入强度是工作面开采前的基础参数，不仅是液压支架确定底板比压的重要参数，而且是工作面顺槽支护设计和工作面煤柱设计需要参考的关键数据。实际生产过程中一般将底板岩层的单轴抗压强度近似为煤层底板的矿压入强度，但该实验室测试参数与现场实际煤层底板的抗压入强度相差较大。已经有一些案例表明，采用该实验测试参数选取的液压支架底板比压偏大，易发生支架插底，严重影响工作面的生产效率；或设计的煤柱尺寸偏小，在开采过程中虽然煤柱没有破坏，但是发生了煤柱插入底板造成煤柱失稳。煤层底板抗压入强度表述的是在压力作用下，底板丧失承载能力或被刺穿时的极限强度；其概念与岩石的强度有本质区别。底板抗压入强度描述的是一种岩体力学性能的概念，其强度不仅受到岩石尺寸效应的影响，还受到采动应力、地质条件的影响，对于遇水软化的底板岩层，还要考虑开采水环境的影响。众多的影响因素决定了在实验室测试该参数需要面临极大的困难和昂贵的费用，而且测试结果的准备性也无法保障，因为实验室无法完全的复制开采现场的复杂条件。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种工作面底板抗压入强度的原位测定装置及方法，解决现有底板抗压入强度测试困难、准确性低的问题。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种工作面底板抗压入强度的原位测定方法，包括如下步骤：a、确定测试地点后，在工作面底板上选取一个表面比较平整的区域作为测试区域，清除测试区域底板表面上的煤岩尘和岩石碎屑，将下压板放置在测试区域的中间位置；b、在下压板相对的一对边的边外侧3-5cm位置，分别向工作面底板安装一根锚杆，并全长锚固；c、将压力传感器放置在下压板的上面，然后将千斤顶放置在压力传感器上面；d、将上压板放置在千斤顶的上面，将上压板用连接组件固定在锚杆的端部；e、调整锚杆两端固定螺母的位置和连接组件的兰花螺丝，使上压板和下压板保持平行；给千斤顶加载2-3MPa的压力，再次调整兰花螺丝确保上压板和下压板保持平行；f、将位移传感器安装在上压板和下压板之间；g、给千斤顶加压，并开始实时记录压力和位移数值，同时通过读取压力和位移数值实时绘制压力-位移曲线，当压力-位移曲线出现明显的拐点时停止加压，结束测试；h、测试完毕后，拆除连接组件、上压板、下压板、千斤顶、位移传感器和压力传感器；将锚杆拆除，或将锚杆外露部分截断；i、通过步骤g中绘制的压力-位移曲线，确定底板的抗压入强度为曲线拐点处的压力值。优选的：所述的选取的工作面底板比下压板的边长大5-10cm。优选的：所述的下压板截面为正方形钢板，边长为20-40cm，厚度为3-5cm。优选的：所述锚杆的端头外露部分为8-12cm。优选的：所述上压板为圆形钢板，所述上压板的直径比千斤顶上端直径大2-4cm，所述上压板的厚度不小于3cm；所述上压板的两侧焊接有耳环，用于连接上压板和锚杆。优选的：所述连接组件由钢丝绳和兰花螺丝组成，用于连接上压板的耳环和锚杆。一种工作面底板抗压入强度的原位测定装置，用于工作面底板的抗压入强度的原位测定，包括锚杆、下压板、千斤顶、上压板、连接组件、压力传感器、位移传感器，其中，所述下压板放置于工作面底板的中间位置，锚杆锚固在工作面底板上，且所述锚杆分布在下压板相对的一对边的两侧，所述压力传感器放置于下压板的上表面，所述千斤顶放置在压力传感器的上表面，所述上压板放置在千斤顶的上表面，所述上压板通过连接组件与锚杆相固定，所述位移传感器安装在上压板和下压板之间。本专利技术相比现有技术，具有以下有益效果：本专利技术可以在现场原位测试底板的抗压入强度，并消除了外界复杂因素的影响；本方法得到的原位测试底板的抗压入强度精度高，解决了现有采用实验室测试数据不准确的弊端；同时工序简单，设备简易，可操作性强，能重复利用，测试成本低，具有广泛的适用性附图说明图1是本专利技术的底板锚杆布置示意图。图2是本专利技术的一种工作面底板抗压入强度的原位测定示意图。图3是本专利技术上压板和底板锚杆连接装置示意图。图4是本专利技术3种典型的压力-位移曲线并确定底板抗压入强度示意图。图中：1、工作面底板；2、底板表面；3、锚杆；4、锚固垫片；5、锚固螺母；6、下压板；7、千斤顶；8、上压板；9、连接装置；10、兰花螺母；11、压力传感器；12、位移传感器；13、钢丝绳；14、上压板耳环；15、底板抗压入测试时3种典型的压力-位移曲线示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。一种工作面底板抗压入强度的原位测定装置，如图1-3所示，用于工作面底板1的抗压入强度的原位测定，包括锚杆3、下压板6、千斤顶7、上压板8、连接组件9、压力传感器11、位移传感器12，其中，所述下压板6放置于工作面底板1的中间位置，锚杆3锚固在工作面底板1上，且所述锚杆3分布在下压板6相对的一对边的两侧，所述压力传感器11放置于下压板6的上表面，所述千斤顶7放置在压力传感器11的上表面，所述上压板8放置在千斤顶7的上表面，所述上压板8通过连接组件9与锚杆3相固定，所述位移传感器12安装在上压板8和下压板6之间。一种工作面底板抗压入强度的原位测定方法，包括如下步骤：a、确定测试地点后，在工作面底板1上选取一个表面比较平整的区域作为测试区域，清除测试区域底板表面2上的煤岩尘和岩石碎屑，将下压板6放置在测试区域的中间位置；b、在下压板6相对的一对边的外侧3-5cm位置，分别向工作面底板1安装一根长度1.5米(也可根据实际情况选取)的锚杆3，并全长锚固，拆除锚杆外露部分的锚固螺母5、锚固垫片4；c、将压力传感器11放置在下压板6的上面，然后将千斤顶7放置在压力传感器11上面；d、将上压板8放置在千斤顶7的上面，将上压板8用连接组件9固定在锚杆3的端部；e、调整锚杆3两端固定螺母5的位置和连接组件9的兰花螺丝10，使上压板8和下压板6保持平行；给千斤顶7加载2-3MPa的压力，再次调整兰花螺丝10确保上压板8和下压板6保持平行；f、将位移传感器12安装在上压板8和下压板6之间；g、给千斤顶7加压，并开始实时记录压力和位移数值，同时通过读取压力和位移数值实时绘制压力-位移曲线，当压力-位移曲线出现明显的拐点时停止加压，结束测试；h、测试完毕后，拆除连接组件9、上压板8、下压板6、千斤顶7、位移传感器12和压力传感器11；将锚杆3拆除，或将锚杆3外露部分截断；i、通过步骤g中绘制的压力-位移曲线，确定底板的抗压入强度为曲线拐点处的压力值。所述的选取的测试区域比下压板6的边大5-10cm。所述的下压板6截面一般为正方形钢板，尺寸为20-40cm见方，厚度3-5cm，一般选用Q235钢，或强度更高的钢材。所述的安装在底板的锚杆3，端头外露部分一般为8-12cm，用于固定上压板8；所述的上压板8一般为圆形钢板，直径较测试千斤顶7上端面大2-4cm，厚度一般不小于3cm；在压板的两侧焊接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工作面底板抗压入强度的原位测定方法，其特征在于，包括如下步骤：a、确定测试地点后，在工作面底板(1)上选取一个表面比较平整的区域作为测试区域，清除测试区域底板表面(2)上的煤岩尘和岩石碎屑，将下压板(6)放置在测试区域的中间位置；b、在下压板(6)相对的一对边的外侧3‑5cm位置，分别向工作面底板(1)安装一根锚杆(3)，并全长锚固；c、将压力传感器(11)放置在下压板(6)的上面，然后将千斤顶(7)放置在压力传感器(11)上面；d、将上压板(8)放置在千斤顶(7)的上面，将上压板(8)用连接组件(9)固定在锚杆(3)的端部；e、调整锚杆(3)两端固定螺母(5)的位置和连接组件(9)的兰花螺丝(10)，使上压板(8)和下压板(6)保持平行；给千斤顶(7)加载2‑3MPa的压力，再次调整兰花螺丝(10)确保上压板(8)和下压板(6)保持平行；f、将位移传感器(12)安装在上压板(8)和下压板(6)之间；g、给千斤顶(7)加压，并开始实时记录压力和位移数值，同时通过读取压力和位移数值实时绘制压力‑位移曲线，当压力‑位移曲线出现明显的拐点时停止加压，结束测试；h、测试完毕后，拆除连接组件(9)、上压板(8)、下压板(6)、千斤顶(7)、位移传感器(12)和压力传感器(11)；将锚杆(3)拆除，或将锚杆(3)外露部分截断；i、通过步骤g中绘制的压力‑位移曲线，确定底板的抗压入强度为曲线拐点处的压力值。...

【技术特征摘要】
1.一种工作面底板抗压入强度的原位测定方法，其特征在于，包括如下步骤：a、确定测试地点后，在工作面底板(1)上选取一个表面比较平整的区域作为测试区域，清除测试区域底板表面(2)上的煤岩尘和岩石碎屑，将下压板(6)放置在测试区域的中间位置；b、在下压板(6)相对的一对边的外侧3-5cm位置，分别向工作面底板(1)安装一根锚杆(3)，并全长锚固；c、将压力传感器(11)放置在下压板(6)的上面，然后将千斤顶(7)放置在压力传感器(11)上面；d、将上压板(8)放置在千斤顶(7)的上面，将上压板(8)用连接组件(9)固定在锚杆(3)的端部；e、调整锚杆(3)两端固定螺母(5)的位置和连接组件(9)的兰花螺丝(10)，使上压板(8)和下压板(6)保持平行；给千斤顶(7)加载2-3MPa的压力，再次调整兰花螺丝(10)确保上压板(8)和下压板(6)保持平行；f、将位移传感器(12)安装在上压板(8)和下压板(6)之间；g、给千斤顶(7)加压，并开始实时记录压力和位移数值，同时通过读取压力和位移数值实时绘制压力-位移曲线，当压力-位移曲线出现明显的拐点时停止加压，结束测试；h、测试完毕后，拆除连接组件(9)、上压板(8)、下压板(6)、千斤顶(7)、位移传感器(12)和压力传感器(11)；将锚杆(3)拆除，或将锚杆(3)外露部分截断；i、通过步骤g中绘制的压力-位移曲线，确定底板的抗压入强度为曲线拐点处的压力值。2.根据权利要求1所述工作面底板抗压入强度的原位测定方法，其特征在于：所述的选取的工作面底板(1)比下压板(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：白庆升，屠世浩，刘迅，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32