一种探究回采煤体能量传递和引导规律的试验装置，涉及冲击地压研究领域。为了解决基于标准刚性压力机不能进行全面的冲击地压能量方面研究的问题。本发明专利技术的底座上设有滑道，滑道上依次设置横向刚性加载压板、纵向位移引伸计、刚性加载底台和横向位移引伸计；第二刚性立柱与底座相接的一端设有自由空间；纵向位移引伸计测量刚性加载侧台的纵向位移；横向位移引伸计测量刚性加载底台的横向位移；刚性加载侧台通过钢丝绳经过滑轮组与配重铁连接；刚性横梁上设有纵向伺服加载装置，第一立柱上设有横向伺服加载装置；声发射探头布置在煤体同一侧表面上，红外热像监测系统设置在煤体的一侧。本发明专利技术适用于冲击地压的研究。
【技术实现步骤摘要】
一种探究回采煤体能量传递和引导规律的试验装置
本专利技术涉及冲击地压研究领域，具体涉及一种探究能量传递和引导规律的试验装置。
技术介绍
近年来，随着我国煤炭资源开采深度和开采范围的增大，冲击地压问题日渐突出，冲击地压发生往往伴随着大量的人员伤亡和大量的设备损坏，并且冲击地压发生的瞬时性比较强很难预防，已经成为制约我国煤炭资源安全高效开采的关键问题。而冲击地压发生的主要原因是煤炭资源在回采过程中，随着采深增加和开采扰动影响煤壁内不断积聚弹性能直至超过某一点承受极限而引起煤壁能量瞬间释放的结果。所以可以探究荷载下能量在煤壁内的传递规律，并根据能量的传递规律人为的对能量进行引导防止局部能量积聚过高，以达到防治冲击地压发生的目的。掌握能量在煤壁内的传递规律对防治冲击地压的发生将具有十分重要的意义。目前冲击地压能量方面的研究基本都是从能量失稳与能量耗散角度研究出发，并且都是以试样的形式在标准刚性压力机上进行的。仅把煤体视为一个单元体在压力机上研究其能量失稳问题显示是不全面的。
技术实现思路
本专利技术为了解决目前基于标准刚性压力机不能进行全面的冲击地压能量方面研究的问题。进而提供了一种探究回采煤体能量传递和引导规律的试验装置。一种探究回采煤体能量传递和引导规律的试验装置，包括：底座、第一立柱、第二刚性立柱、刚性横梁、滑道、横向刚性加载压板、纵向位移引伸计、刚性加载底台、横向位移引伸计、刚性加载侧台、钢丝绳、滑轮组、配重铁、若干纵向伺服加载装置、与纵向伺服加载装置数量相等的纵向加载连杆、与纵向伺服加载装置数量相等的纵向压力传感器、与纵向伺服加载装置数量相等的刚性加载压头、若干横向伺服加载装置、与横向伺服加载装置数量相等的横向加载连杆、数量相等的横向压力传感器、纵向电液伺服压力泵、横向电液伺服压力泵、纵向电液伺服管线、横向电液伺服管线、声发射监测系统、红外热像监测系统；所述底座一端垂直设置第一立柱，底座另一端垂直设置第二刚性立柱，刚性横梁设置在第一立柱和第二刚性立柱的上方；第一立柱与第二刚性立柱之间、底座上设有滑道，自第一立柱向第二刚性立柱的方向上、滑道上依次设置横向刚性加载压板、纵向位移引伸计、刚性加载底台和横向位移引伸计；第二刚性立柱与底座相接的一端设有一个缺口，形成自由空间，为刚性加载底台向第二刚性立柱移动时提供空间；所述纵向位移引伸计与刚性加载侧台连接，用于测量刚性加载侧台的纵向位移；自由空间内还设有横向位移引伸计，横向位移引伸计与刚性加载底台连接，用于测量刚性加载底台的横向位移；所述刚性加载侧台通过钢丝绳经过滑轮组与配重铁连接；所述配重铁的重量等于刚性加载侧台的重量；同时刚性加载侧台的下端能够挤压刚性加载底台一端端头侧面；所述若干纵向伺服加载装置设置在刚性横梁上，且穿过刚性横梁；纵向加载连杆分别设置在每个纵向伺服加载装置上，纵向伺服加载装置驱动纵向加载连杆运动；加载连杆下方端头分别设有刚性加载压头，所述刚性加载压头并排设置在煤体正上方；靠近第一立柱一侧的刚性加载压头压在煤体上方的同时，压在刚性加载侧台的上端面上；纵向加载连杆上对应设置纵向压力传感器，用于测量纵向加载连杆施加给煤体的压力；所述若干横向伺服加载装置设置在第一立柱上，且穿过第一立柱；横向加载连杆分别设置在每个横向伺服加载装置上，横向伺服加载装置驱动横向加载连杆运动；若干横向加载连杆的一端共同连接刚性加载压板；横向加载连杆上对应设置横向压力传感器，用于测量横向加载连杆施加给煤体的压力；所述纵向电液伺服压力泵通过纵向电液伺服管线为纵向伺服加载装置提供驱动动力；所述横向电液伺服压力泵通过横向电液伺服管线为横向伺服加载装置提供驱动动力；若干声发射探头分别布置在煤体同一侧表面上，声发射探头和声发射监测系统通过声波的检测对煤体内部进行监测；所述红外热像监测系统设置在煤体的一侧，红外热像监测系统通过红外热像对煤体表面进行监测。进一步地，所述自由空间的高度略大于刚性加载底台的高度。进一步地，所述的滑轮组包括第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮和第四滑轮，所述刚性加载侧台通过钢丝绳经过第四滑轮、第三滑轮、第二滑轮和第一滑轮与配重铁连接，且第四滑轮、第三滑轮分别设置在钢丝绳的两侧。进一步地，第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮和第四滑轮分别通过第一滑轮固定板、第二滑轮固定板、第三滑轮固定板、第四滑轮固定板设置在刚性横梁上，其中，第一滑轮固定板通过肩角设置在刚性横梁一端的上角上；第二滑轮固定板设置在刚性横梁的上端面上，第三滑轮固定板、第四滑轮固定板设置在刚性横梁的下端面上。进一步地，所述纵向伺服加载装置设置为七组，即纵向伺服加载装置在刚性横梁上布置七组。进一步地，所述横向伺服加载装置设置为三组，即横向伺服加载装置在第一立柱上布置三组。进一步地，所述煤体尺寸为3600mm×1800mm×300mm。进一步地，所述声发射探头共布置两排四列，其中每排间距600mm每列间距700mm。进一步地，所述红外热像监测系统设置在煤体一侧前方4000mm处。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的试验装置结构采用刚性框架结构，可以实现对大尺寸煤体进行加载试验。试验过程中可实现垂直、水平应力同时加载，可以真实的模拟煤体在实际回采过程中不同深度、不同地质构造的受力情况，同时可以对加载过程中煤体内部和表面的能量进行动态监测，以获得煤体在实际回采过程中能量的传递规律。通过本专利技术的装置可以掌握能量在煤层内的传递规律，通过掌握能量传递的规律才能对其进行引导防止积聚，该试验装置和方法将会对从能量积聚角度防治冲击地压发生的学者提供重要帮助。本专利技术不仅仅能够用于煤体的能量分布、能量传递情况仿真，为能量传递和引导规律提供研究基础，而且本专利技术适用于其他岩石样品的能量分布、能量传递情况仿真，本专利技术的试验装置能够用于95％以上的各种岩石或煤样的能量分布、能量传递情况仿真试验。本专利技术能够为全面进行冲击地压的研究提供数据支撑。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图中：底座1、第一立柱2、第二刚性立柱3、刚性横梁4、滑道5、横向刚性加载压板6、纵向位移引伸计7、刚性加载底台8、横向位移引伸计9、自由空间10、刚性加载侧台11、钢丝绳12、第一滑轮13、肩角14、配重铁15、纵向伺服加载装置16、纵向加载连杆17、纵向压力传感器18、刚性加载压头19、煤体20、横向伺服加载装置21、横向加载连杆22、横向压力传感器23、纵向电液伺服压力泵24、横向电液伺服压力泵25、纵向电液伺服管线26、横向电液伺服管线27、压力位移控制计算机28、线缆29、声发射监测系统30、红外热像监测系统31、能量监测计算机32、第二滑轮33、第三滑轮34、第四滑轮35、第一滑轮固定板36、第二滑轮固定板37、第三滑轮固定板38、第四滑轮固定板39、声发射探头40。具体实施方式具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，一种探究回采煤体能量传递和引导规律的试验装置，包括：底座1、第一立柱2、第二刚性立柱3、刚性横梁4、滑道5、横向刚性加载压板6、纵向位移引伸计7、刚性加载底台8、横向位移引伸计9、刚性加载侧台11、钢丝绳12、滑轮组、配重铁15、若干纵向伺服加载装置16、与纵向伺服加载装置数量相等的纵向加载连杆17、与纵向伺服加载装置数量相等的纵向压力传感器18、与纵向本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种探究回采煤体能量传递和引导规律的试验装置，其特征在于，包括：底座、第一立柱、第二刚性立柱、刚性横梁、滑道、横向刚性加载压板、纵向位移引伸计、刚性加载底台、横向位移引伸计、刚性加载侧台、钢丝绳、滑轮组、配重铁、若干纵向伺服加载装置、与纵向伺服加载装置数量相等的纵向加载连杆、与纵向伺服加载装置数量相等的纵向压力传感器、与纵向伺服加载装置数量相等的刚性加载压头、若干横向伺服加载装置、与横向伺服加载装置数量相等的横向加载连杆、数量相等的横向压力传感器、纵向电液伺服压力泵、横向电液伺服压力泵、纵向电液伺服管线、横向电液伺服管线、声发射监测系统、红外热像监测系统；所述底座一端垂直设置第一立柱，底座另一端垂直设置第二刚性立柱，刚性横梁设置在第一立柱和第二刚性立柱的上方；第一立柱与第二刚性立柱之间、底座上设有滑道，自第一立柱向第二刚性立柱的方向上、滑道上依次设置横向刚性加载压板、纵向位移引伸计、刚性加载底台和横向位移引伸计；第二刚性立柱与底座相接的一端设有一个缺口，形成自由空间，为刚性加载底台向第二刚性立柱移动时提供空间；所述纵向位移引伸计与刚性加载侧台连接，用于测量刚性加载侧台的纵向位移；自由空间内还设有横向位移引伸计，横向位移引伸计与刚性加载底台连接，用于测量刚性加载底台的横向位移；所述刚性加载侧台通过钢丝绳经过滑轮组与配重铁连接；所述配重铁的重量等于刚性加载侧台的重量；同时刚性加载侧台的下端能够挤压刚性加载底台一端端头侧面；所述若干纵向伺服加载装置设置在刚性横梁上，且穿过刚性横梁；纵向加载连杆分别设置在每个纵向伺服加载装置上，纵向伺服加载装置驱动纵向加载连杆运动；加载连杆下方端头分别设有刚性加载压头，所述刚性加载压头并排设置在煤体正上方；靠近第一立柱一侧的刚性加载压头压在煤体上方的同时，压在刚性加载侧台的上端面上；纵向加载连杆上对应设置纵向压力传感器，用于测量纵向加载连杆施加给煤体的压力；所述若干横向伺服加载装置设置在第一立柱上，且穿过第一立柱；横向加载连杆分别设置在每个横向伺服加载装置上，横向伺服加载装置驱动横向加载连杆运动；若干横向加载连杆的一端共同连接刚性加载压板；横向加载连杆上对应设置横向压力传感器，用于测量横向加载连杆施加给煤体的压力；所述纵向电液伺服压力泵通过纵向电液伺服管线为纵向伺服加载装置提供驱动动力；所述横向电液伺服压力泵通过横向电液伺服管线为横向伺服加载装置提供驱动动力；若干声发射探头分别布置在煤体同一侧表面上，声发射探头和声发射监测系统通过声波的检测对煤体内部进行监测；所述红外热像监测系统设置在煤体的一侧，红外热像监测系统通过红外热像对煤体表面进行监测。...
【技术特征摘要】
1.一种探究回采煤体能量传递和引导规律的试验装置，其特征在于，包括：底座、第一立柱、第二刚性立柱、刚性横梁、滑道、横向刚性加载压板、纵向位移引伸计、刚性加载底台、横向位移引伸计、刚性加载侧台、钢丝绳、滑轮组、配重铁、若干纵向伺服加载装置、与纵向伺服加载装置数量相等的纵向加载连杆、与纵向伺服加载装置数量相等的纵向压力传感器、与纵向伺服加载装置数量相等的刚性加载压头、若干横向伺服加载装置、与横向伺服加载装置数量相等的横向加载连杆、数量相等的横向压力传感器、纵向电液伺服压力泵、横向电液伺服压力泵、纵向电液伺服管线、横向电液伺服管线、声发射监测系统、红外热像监测系统；所述底座一端垂直设置第一立柱，底座另一端垂直设置第二刚性立柱，刚性横梁设置在第一立柱和第二刚性立柱的上方；第一立柱与第二刚性立柱之间、底座上设有滑道，自第一立柱向第二刚性立柱的方向上、滑道上依次设置横向刚性加载压板、纵向位移引伸计、刚性加载底台和横向位移引伸计；第二刚性立柱与底座相接的一端设有一个缺口，形成自由空间，为刚性加载底台向第二刚性立柱移动时提供空间；所述纵向位移引伸计与刚性加载侧台连接，用于测量刚性加载侧台的纵向位移；自由空间内还设有横向位移引伸计，横向位移引伸计与刚性加载底台连接，用于测量刚性加载底台的横向位移；所述刚性加载侧台通过钢丝绳经过滑轮组与配重铁连接；所述配重铁的重量等于刚性加载侧台的重量；同时刚性加载侧台的下端能够挤压刚性加载底台一端端头侧面；所述若干纵向伺服加载装置设置在刚性横梁上，且穿过刚性横梁；纵向加载连杆分别设置在每个纵向伺服加载装置上，纵向伺服加载装置驱动纵向加载连杆运动；加载连杆下方端头分别设有刚性加载压头，所述刚性加载压头并排设置在煤体正上方；靠近第一立柱一侧的刚性加载压头压在煤体上方的同时，压在刚性加载侧台的上端面上；纵向加载连杆上对应设置纵向压力传感器，用于测量纵向加载连杆施加给煤体的压力；所述若干横向伺服加载装置设置在第一立柱上，且穿过第一立柱；横向加载连杆分别设置在每个横向伺服加载装置上，横向伺服加载装置驱动横向加载连杆运动；若干横向加载连杆的一端共同连接刚性加载压板；横向加载连杆上对应设置横向压力传感器，用于测量横向...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖福坤，侯志远，刘刚，迟学海，蒋元男，刘志军，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23
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