【技术实现步骤摘要】
一种用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架
本专利技术属于煤矿开采的
，尤其涉及一种用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架。
技术介绍
相似材料模拟实验是科学试验的一种，是探索煤层开采过程的覆岩移动规律和矿山压力显现规律的一种途径，用与天然岩体力学性质相似的人工材料，按照矿山实际原型，遵循一定比例缩小做成的模型，然后在模型中开挖巷道或模拟采场开采工作，观察模型的变形、位移、破坏和压力等情况，据以分析，推测原型中应力场和位移场的情况。在实际煤层开采过程中，液压支架是综采工作面的主要设备，它与采煤机配套使用，实现采煤综合机械化，起到支护顶板，安全防护的作用。采场支架与顶板岩层组成一个统一的“支架-围岩”力学系统，在顶板稳定力学机制中，支架起重要作用。支架的力学特性直接影响顶板的活动规律。因此在用相似材料试验研究采场顶板压力和活动规律时，应当按照相似理论采用与实际液压支架力学特性一致或者相似的支架结构进行模拟开采。然而，由于支架模型尺寸太小，长期以来未能研制出满足相似比的模型支架。同时，模拟支架应当与实际支架具有相似的力学特...
【技术保护点】
1.一种用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，单个微型支架包括底座(1)、焊接在所述底座(1)上的方形活塞缸体(2)、套接于所述方形活塞缸体(2)内的方形活塞(3)，所述方形活塞(3)的顶部焊接有顶梁(4)，所述方形活塞(3)的底部横置一块弹簧板(8)，所述弹簧板(8)上粘贴有应变片(9)，所述应变片(9)通过导线(11)连接于电阻应变仪(10)；/n每个微型支架的底座(1)和弹簧板(8)之间配置有一个用于控制顶梁(4)的升降的异形凸轮(7)，每个异形凸轮(7)安装固定在一根转轴(6)上；相邻的两个异形凸轮(7)的安装角度不一致。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，单个微型支架包括底座(1)、焊接在所述底座(1)上的方形活塞缸体(2)、套接于所述方形活塞缸体(2)内的方形活塞(3)，所述方形活塞(3)的顶部焊接有顶梁(4)，所述方形活塞(3)的底部横置一块弹簧板(8)，所述弹簧板(8)上粘贴有应变片(9)，所述应变片(9)通过导线(11)连接于电阻应变仪(10)；
每个微型支架的底座(1)和弹簧板(8)之间配置有一个用于控制顶梁(4)的升降的异形凸轮(7)，每个异形凸轮(7)安装固定在一根转轴(6)上；相邻的两个异形凸轮(7)的安装角度不一致。
2.如权利要求1所述的用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，所述异形凸轮(7)由半圆柱体和半椭圆柱体组成，所述半圆柱体的直径等于所述半椭圆柱体的长轴长度，所述异形凸轮(7)的轴向开有圆孔，该圆孔的中心与所述半圆柱体的中心重合，该圆孔的直径与所述转轴(6)的直径相等，所述异形凸轮(7)的高度小于所述方形活塞(3)的内部尺寸。
3.如权利要求1所述的用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，所述方形活塞缸体(2)的前后两侧设有贯通其上边缘的倒置的T形缺口，用于安装和支撑所述转轴(6)；所述方形活塞缸体(2)的左侧或右侧设有贯通其上边缘的矩形缺口，用于安置所述导线(11)。
4.如权利要求1所述的用于煤层开采相似材料模拟实验的微型支架，其特征在于，所述弹簧板(8)为U型槽状弹性钢结构，其槽底的宽度小于所述方形活塞(3)的内宽，其槽帮的高度小于所述异形凸轮(7)的高点到底座(1)的距离与所述顶梁(4)的最大下降量之差，其槽底的长度和厚度按照确定的支架所受模型顶板压力计算确定；
微型支架支撑力的计算公式为：
式中：Pm为模型支架最大载荷；Ph为实际采煤工作面液压支架额定工作阻力；Sh为实际采煤工作面液压支架最大控顶距；Bh为实际采煤工作面相邻液压支架中心距；γm为相似实验材料容重；γh为原型容重；αL为相似材料实验几何相似比；Sm为模拟开采最大控顶距；Bm为模拟开采微型支架邻架中心距；
微型支架的顶梁(4)最...
【专利技术属性】
技术研发人员：南存全，武小慧，丁维波，王礼江，吴雨笛，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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