一种液压支架外加载实验装置与实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种液压支架外加载实验装置与实验方法，其主体结构包括：主体承载框架、煤体截割推移装置、煤体支撑箱体、液压支架支撑箱体、过渡支撑箱体、采空区支撑箱体、煤体模拟块、顶板模拟块、水平推移油缸、垂直升降油缸，其中，煤体截割推移装置置于主体承载框架，通过伸缩垂直升降油缸可以模拟不同工作面开采高度，通过收缩水平推移油缸可以模拟工作面的采煤过程，通过调整过渡支撑箱体、采空区支撑箱体的高度，可以实现采空区不同充填效果的模拟，利用煤体模拟块、顶板模拟块内置的应力应变传感器可以对开采过程中围岩施加于液压支架上方、前方、下方的应力、应变进行监测，有效解决了现有实验台难以对液压支架外载荷进行模拟监测的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种液压支架外加载实验装置与实验方法
本专利技术涉及一种煤矿用液压支架实验装置与实验方法，尤其涉及一种能够实现对围岩断裂失稳过程中液压支架受到的外部载荷进行模拟、监测的实验装置与方法。
技术介绍
液压支架是综采工作面支护顶板、防护煤壁、隔离采空区冒落矸石的主要支护装置，液压支架的主体结构与受力状态直接影响液压支架的稳定性及液压支架对围岩的控制效果，对液压支架的受力状态进行模拟试验是进行液压支架结构优化设计及围岩智能自适应控制的基础。目前，关于液压支架受力状态与力学性能测试的实验装置可以分为两类，一类是制作简易的液压支架模型试件，将液压支架模型试件放置于传统的矿山压力相似模拟试验台中，监测液压支架的受力状态，这种液压支架模型试件一般比较简单，仅具有简单的液压系统，且不能实现对液压支架与围岩的耦合过程进行模拟，相似模拟更主要是分析围岩的断裂结构，难以实现对围岩断裂失稳过程中液压支架的真实受力状态进行研究，实验结果与煤矿井下液压支架的真实受力状态相差较大；另一类是液压支架力学性能测试实验装置，可分为两种，一种是内加载试验台，将液压支架置于试验台内部，在液压支架不同位置放置垫块，通过液压支架对试验台施加主动支护作用力来实现对液压支架力学性能的测试；另一种是外加载试验台，通过在试验台设置不同的加载点，由试验台向液压支架施加作用力，从而监测液压支架不同结构位置的受力状态，由于围岩断裂失稳过程中对液压支架施加的作用力是一个动态变化的过程，这种外加载试验台难以获取围岩施加于液压支架的作用力，也难以对液压支架施加复杂的外部载荷，具有较大的局限性。关于液压支架实验装置，国内外学者进行了较广泛、深入的研究，申请号为201620030151.6的专利公开了一种矿山相似模拟实验中全尺寸液压支架的实验装置，这种实验装置属于上述第一类实验台，液压支架是一种简易的模型支架，利用外部小绞车进行拉移，这种试验台难以对液压支架的真实受力状态进行模拟；申请号为201810737881.3的专利公开了一种液压支架试验装置，这种实验装置属于上述第二类内加载试验台，即通过液压支架主动向试验台施加作用力，通过施加不同的垫块来实现对液压支架承受不同载荷的模拟；申请号为201810291206.2的专利公开了一种适用于不同架型液压支架的采煤工作面相似模拟试验台，这种实验装置属于上述第二类外加载试验台，即通过设计不同的外部油缸，对液压支架施加不同的载荷，但这种试验台难以对液压支架施加复杂的作用力，与围岩的真实断裂过程相差较大；申请号为201910794898.7的专利公开了一种液压支架顶底板比压测量装置，同样是通过在试验台中设计不同的外加载油缸，对液压支架施加外部作用力；申请号为201610371809.4的专利公开了一种动载荷下液压支架刚度与岩石强度破坏关系实验台，属于外加载实验台，主要模拟动载荷冲击，这种装置仅能施加固定形式的冲击载荷，模拟实验条件与煤矿井下现场有一定差距。综上所述，现有液压支架实验台难以模拟煤矿井下围岩断裂过程中对液压支架施加的载荷，以及液压支架的受力状态，且针对该问题国内外尚没有较好的实验装置与方法，亟需进行开发与研制。
技术实现思路
针对煤矿井下围岩断裂失稳过程中施加于液压支架的载荷及液压支架的力学状态模拟试验问题，本专利技术提出了一种液压支架外加载实验装置与实验方法，可以实现对围岩断裂失稳过程中液压支架载荷的动态模拟与监测，解决了现有实验台难以对液压支架外载荷进行模拟监测的问题，具体技术方案如下：本专利技术提供一种液压支架外加载实验装置，包括：主体承载框架、煤体截割推移装置、煤体支撑箱体、液压支架支撑箱体、过渡支撑箱体、采空区支撑箱体、煤体模拟块、顶板模拟块、水平推移油缸、垂直升降油缸；所述煤体截割推移装置放置于主体承载框架的底座上；所述煤体支撑箱体通过煤体支撑箱插条与煤体截割推移装置连接，并限制水平方向移动，二者分别与垂直升降油缸的两端相连，通过垂直升降油缸的伸缩动作，调整煤体支撑箱体的高度；所述液压支架支撑箱体通过支架支撑箱插条与煤体支撑箱体连接，并限制液压支架支撑箱体与煤体支撑箱体、煤体截割推移装置的水平移动；所述过渡支撑箱体利用过渡箱插条与液压支架支撑箱体连接，并限制过渡支撑箱体与液压支架支撑箱体、煤体截割推移装置的水平移动；所述采空区支撑箱体利用采空区支撑箱插条与过渡支撑箱体连接，并限制采空区支撑箱体与过渡支撑箱体、煤体截割推移装置的水平移动，通过水平推移油缸与主体承载框架连接，利用水平推移油缸的伸缩动作，可以实现主体承载框架与煤体截割推移装置、煤体支撑箱体、液压支架支撑箱体、过渡支撑箱体、采空区支撑箱体发生水平移动。进一步的，所述的主体承载框架包括左侧支撑板、右侧支撑板、底座、格式顶梁、底座滚动轮、滚动轮支撑筋板、推移油缸铰接耳板、推移油缸支撑板、封闭板限位块、封闭板卡槽、顶梁盖板；所述左侧支撑板、右侧支撑板分别与底座、格式顶梁固定连接；所述滚动轮支撑筋板固定于底座上；所述推移油缸铰接耳板固定于左侧支撑板上；所述推移油缸支撑板固定于底座上。更进一步的，所述的煤体截割推移装置包括侧向推移支撑板、推移底托板、推移装置滑轨、箱体限位梁、箱体限位卡槽、垂直油缸铰接耳板；所述侧向推移支撑板与推移底托板为固定连接，侧向推移支撑板的水平宽度应小于左侧支撑板与右侧支撑板的水平宽度；所述箱体限位梁固定于推移底托板上。再进一步的，所述的煤体支撑箱体包括煤体支撑箱壳体、煤体支撑箱插条、煤体支撑箱插槽、煤体支撑箱铰接耳板；所述煤体支撑箱插条与箱体限位卡槽相连，限定煤体支撑箱体在水平方向的移动；所述煤体支撑箱铰接耳板与垂直升降油缸的一端相连，垂直升降油缸的另一端与垂直油缸铰接耳板相连，通过垂直升降油缸的伸缩动作，带动煤体支撑箱体在垂直方向上下移动，调整煤体支撑箱体与液压支架支撑箱体的相对高差。再进一步的，所述的液压支架支撑箱体包括支架支撑箱壳体、支架支撑箱插条、支架支撑箱插槽、支架支撑箱限位槽；所述支架支撑箱插条与煤体支撑箱插槽连接。再进一步的，所述的过渡支撑箱体包括过渡箱壳体、过渡箱插条、过渡箱插槽、过渡箱限位槽；所述过渡箱壳体的上表面为倾斜面，且斜面在过渡箱插条侧的高度低于过渡箱插槽侧的高度；所述过渡箱插条与支架支撑箱插槽连接。再进一步的，所述的采空区支撑箱体包括采空区支撑壳体、采空区支撑箱插条、采空区支撑箱限位槽、采空区支撑箱铰接耳板；所述采空区支撑箱插条与过渡箱插槽连接；所述采空区支撑壳体的两侧设置采空区支撑箱铰接耳板，采空区支撑箱铰接耳板与水平推移油缸的一端连接，水平推移油缸的另一端与推移油缸铰接耳板连接；再进一步的，所述的煤体模拟块包括煤块体、煤块电磁感应器、煤块应力应变感应器。再进一步的，所述的顶板模拟块包括顶板块体、左侧电磁感应器、右侧电磁感应器、顶板应力应变感应器。一种采用上述液压支架外加载实验装置进行煤层开采过程中液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液压支架外加载实验装置，其特征在于，包括：主体承载框架、煤体截割推移装置、煤体支撑箱体、液压支架支撑箱体、过渡支撑箱体、采空区支撑箱体、煤体模拟块、顶板模拟块、水平推移油缸、垂直升降油缸；/n所述煤体截割推移装置放置于主体承载框架的底座上；/n所述煤体支撑箱体通过煤体支撑箱插条与煤体截割推移装置连接，并限制水平方向移动，二者分别与垂直升降油缸的两端相连，通过垂直升降油缸的伸缩动作，调整煤体支撑箱体的高度；/n所述液压支架支撑箱体通过支架支撑箱插条与煤体支撑箱体连接，并限制液压支架支撑箱体与煤体支撑箱体、煤体截割推移装置的水平移动；/n所述过渡支撑箱体利用过渡箱插条与液压支架支撑箱体连接，并限制过渡支撑箱体与液压支架支撑箱体、煤体截割推移装置的水平移动；/n所述采空区支撑箱体利用采空区支撑箱插条与过渡支撑箱体连接，并限制采空区支撑箱体与过渡支撑箱体、煤体截割推移装置的水平移动，通过水平推移油缸与主体承载框架连接，利用水平推移油缸的伸缩动作，可以实现主体承载框架与煤体截割推移装置、煤体支撑箱体、液压支架支撑箱体、过渡支撑箱体、采空区支撑箱体发生水平移动。/n

【技术特征摘要】
1.一种液压支架外加载实验装置，其特征在于，包括：主体承载框架、煤体截割推移装置、煤体支撑箱体、液压支架支撑箱体、过渡支撑箱体、采空区支撑箱体、煤体模拟块、顶板模拟块、水平推移油缸、垂直升降油缸；
所述煤体截割推移装置放置于主体承载框架的底座上；
所述煤体支撑箱体通过煤体支撑箱插条与煤体截割推移装置连接，并限制水平方向移动，二者分别与垂直升降油缸的两端相连，通过垂直升降油缸的伸缩动作，调整煤体支撑箱体的高度；
所述液压支架支撑箱体通过支架支撑箱插条与煤体支撑箱体连接，并限制液压支架支撑箱体与煤体支撑箱体、煤体截割推移装置的水平移动；
所述过渡支撑箱体利用过渡箱插条与液压支架支撑箱体连接，并限制过渡支撑箱体与液压支架支撑箱体、煤体截割推移装置的水平移动；
所述采空区支撑箱体利用采空区支撑箱插条与过渡支撑箱体连接，并限制采空区支撑箱体与过渡支撑箱体、煤体截割推移装置的水平移动，通过水平推移油缸与主体承载框架连接，利用水平推移油缸的伸缩动作，可以实现主体承载框架与煤体截割推移装置、煤体支撑箱体、液压支架支撑箱体、过渡支撑箱体、采空区支撑箱体发生水平移动。


2.根据权利要求1所述的一种液压支架外加载实验装置，其特征在于，所述的主体承载框架包括左侧支撑板、右侧支撑板、底座、格式顶梁、底座滚动轮、滚动轮支撑筋板、推移油缸铰接耳板、推移油缸支撑板、封闭板限位块、封闭板卡槽、顶梁盖板；
所述左侧支撑板、右侧支撑板分别与底座、格式顶梁固定连接；
所述滚动轮支撑筋板固定于底座上；
所述推移油缸铰接耳板固定于左侧支撑板上；
所述推移油缸支撑板固定于底座上。


3.根据权利要求1所述的一种液压支架外加载实验装置，其特征在于，所述的煤体截割推移装置包括侧向推移支撑板、推移底托板、推移装置滑轨、箱体限位梁、箱体限位卡槽、垂直油缸铰接耳板；
所述侧向推移支撑板与推移底托板为固定连接，侧向推移支撑板的水平宽度应小于左侧支撑板与右侧支撑板的水平宽度；
所述箱体限位梁固定于推移底托板上。


4.根据权利要求1所述的一种液压支架外加载实验装置，其特征在于，所述的煤体支撑箱体包括煤体支撑箱壳体、煤体支撑箱插条、煤体支撑箱插槽、煤体支撑箱铰接耳板；
所述煤体支撑箱插条与箱体限位卡槽相连，限定煤体支撑箱体在水平方向的移动；
所述煤体支撑箱铰接耳板与垂直升降油缸的一端相连，垂直升降油缸的另一端与垂直油缸铰接耳板相连，通过垂直升降油缸的伸缩动作，带动煤体支撑箱体在垂直方向上下移动，调整煤体支撑箱体与液压支架支撑箱体的相对高差。


5.根据权利要求1所述的一种液压支架外加载实验装置，其特征在于，所述的液压支架支撑箱体包括支架支撑箱壳体、支架支撑箱插条、支架支撑箱插槽、支架支撑箱限位槽；
所述支架支撑箱插条与煤体支撑箱插槽连接。


6.根据权利要求1所述的一种液压支架外加载实验装置，其特征在于，所述的过渡支撑箱体包括过渡箱壳体、过渡箱插条、过渡箱插槽、过渡箱限位槽；
所述过渡箱壳体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞义辉，曹光明，胡相捧，丁自伟，杜昭，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司，中煤科工开采研究院有限公司，中国煤炭工业协会生产力促进中心，
类型：发明
国别省市：北京;11