一种物理模型实验用双立柱式吸能支护模拟装置制造方法及图纸

一种物理模型实验用双立柱式吸能支护模拟装置，特征在于：包含底座（1）、柱体（2）、升降组件（3）、弹簧（4）、力传感器（5），柱体的细轴上依次安装有弹簧、升降组件，柱体的细轴尾部插入底座中；所述升降组件包括：底梁（31）、螺栓（32）、旋转撑高杆（33）、销子（34）、顶梁（35）；所述底梁（31）和顶梁（35）的两端分别套装在两个柱体上并支承在对应的底座上；底梁和顶梁中间位置处安装有旋转撑高杆，旋转撑高杆的上端通过销子与顶梁相连，旋转撑高杆的下端与螺栓的一端相抵，螺栓旋装在底梁的侧板上。本实用新型专利技术结构简单，试验装置搭建更换快速方便，整体成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种物理模型实验用双立柱式吸能支护模拟装置


[0001]本技术涉及一种实验装置，尤其是一种矿山安全参数实验装置，具体地说是一种物理模型实验用双立柱式吸能支护模拟装置。

技术介绍

[0002]众所周知，冲击地压是指煤矿井巷或工作面的周围煤（岩）体由于弹性变形能的瞬时释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象，常伴有煤（岩）体瞬间位移、抛出、巨响及气浪等。冲击地压往往由矿震诱发。目前，相当一部分冲击地压的发生无法事先预测。井下煤矿巷道顶板承受岩层破断产生的动载荷，巷道底板往往因为没有支护而成为冲击破坏的突破口，因此巷道顶板、底板成为支护的重点区域。煤矿井下巷道内往往采用两排立柱式支护体（单体、液压支架）进行超前支护。冲击地压巷道超前支护距离至少需要70米。立柱式支护体底部立在巷道底板，通过驱动顶部伸出杆伸出，对巷道顶板、底板施加预紧力，从而固定在巷道中，并对巷道顶板、底板施加支撑力。立柱式支护体可以解决由于支护效果差导致的底鼓及顶板下沉等问题，但由于其刚性较大，不能吸收巷道在发生矿震或冲击地压时产生的震动能量，难以防治冲击地压对巷道的破坏。
[0003]因此需要对煤矿井下使用的立柱式支护进行改造，使其具备柔性吸能功能。目前，吸能支护的研究还处于起步阶段。不同岩性、巷道形状和尺寸、顶底板岩层结构、不同矿震能量和震源形式等条件下，需要立柱式支护体具备多大的吸能能力、需施加多大的预紧力、支护体的布置密度等均缺乏系统的研究。
[0004]针对冲击地压动力灾害及其支护，由于发生时空、位置未知、发生原因和破坏形式复杂多样，很难在煤矿井下开展系统的研究。物理模型实验指的是实物实验，是仿照真实结构并按照一定比例关系制作、复制而成的实验模型。实验室物理模型实验研究是研究吸能支护机理及相关支护设计理论的重要方法。
[0005]为通过物理模型模拟实验，获得合理的吸能支护参数，需设计一种吸能支护模拟装置。另外，物理模型中的巷道往往狭小而长，通过人手逐个安装吸能支护模拟装置、并调节支护预紧力非常困难。因此，研制的吸能支护模拟装置还需能够在狭小而长的物理模型巷道中便于安装、便于调节支护预紧力。最后，研制的吸能支护模拟装置还需能够实时监测支架上的受力情况。

技术实现思路

[0006]本技术的目的是针对目前还缺乏可独立调节预紧力、安装调节方便的物理模型实验用吸能支护模拟装置，导致不能通过物理模型实验，研究合理吸能支护参数的实际问题，设计一种调节安装方便的物理模型实验用双立柱式吸能支护模拟装置。
[0007]本技术的技术方案是：
[0008]一种物理模型实验用双立柱式吸能支护模拟装置，特征在于：包含底座1、柱体2、升降组件3、弹簧4、力传感器5，所述柱体2为台阶轴，力传感器5放置在柱体2的粗轴顶部端
面并与巷道7的顶部相抵，底座1安装在巷道7的底面上；柱体2的细轴上依次安装有弹簧4、升降组件3，柱体2的细轴尾部插入底座1中；所述升降组件3包括：底梁31、螺栓32、旋转撑高杆33、销子34、顶梁35；所述底梁31和顶梁35的两端分别套装在两个柱体2上，底梁31同时支承在对应的底座1上；底梁31和顶梁35中间位置处安装有旋转撑高杆33，旋转撑高杆33的上端通过销子34与顶梁35相连，旋转撑高杆33的下端与螺栓32的一端相抵，螺栓32旋装在底梁31的侧板36上。
[0009]所述螺栓32尾部抵紧旋转撑高杆33的侧端面，旋转撑高杆33的侧端面倒有圆角。
[0010]所述顶梁35在柱体2上滑动，压缩弹簧4带动柱体2升起。
[0011]所述弹簧4的尺寸参数根据实验需求设计，相应需改变柱体2的细轴直径、底座1的内径和高度。
[0012]螺栓32按头部形状分六角头、圆头、方形头、沉头螺栓。
[0013]所述的模拟装置在模型6的巷道7内依次间隔布置。
[0014]所述的柱体2和升降组件3呈H形结构布置。
[0015]本技术的有益效果：
[0016]本技术利用双立柱式吸能支护模拟装置在实验室内通过长柄扳手旋转螺栓，带动旋转撑高杆、可升降上横梁、弹簧等对巷道施加支护预紧力，通过力传感器实时观测支护预紧力的数值。通过改变相似模型的外部载荷，逐步增大动载荷，利用力传感器记录支护阻力的动态变化，逐步增大动载荷到预定值，观测巷道变形、破坏的过程。改变吸能支护模拟装置的支护预紧力、弹簧刚度、安装密度，重复开展模型实验，比较巷道发生变形、破坏现象的变化，确定为抵抗预定动载荷巷道吸能支护应具备的吸能能力。构建不同岩性、巷道形状和尺寸、顶底板岩层结构的物理模型，确定不同地质和施工条件下巷道吸能支护应具备的吸能能力。本技术为研究吸能支护设计参数提供了理想的实验工具。
[0017]本技术结构简单，试验装置搭建更换快速方便，整体成本低。本专利技术能适应物理模型中的狭小而长的巷道情况，可模拟井下实际支护情况，逐个安装吸能支护模拟装置，能够单独调节支护预紧力，并能够实时监测各个吸能支护模拟装置上的受力情况。
附图说明
[0018]图1是本技术的单个支护装置的结构示意图。
[0019]图2是本技术的支护装置在巷道内的安装布置侧视图。
[0020]图3是本技术的试验状态示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。
[0022]如图1
‑
3所示。
[0023]一种物理模型实验用双立柱式吸能支护模拟装置，它包含底座1、柱体2、升降组件3、弹簧4、力传感器5，两个柱体2及其上安装的附件和一个升降组件3呈H形结构布置，如图1所示，所述柱体2为台阶轴，力传感器5放置在柱体2的粗轴顶部端面并与巷道7的顶部相抵，底座1安装在巷道7的底面上；柱体2的细轴上依次安装有弹簧4、升降组件3，柱体2的细轴尾部插入底座1中；所述升降组件3包括：底梁31、螺栓32、旋转撑高杆33、销子34、顶梁35；所述
底梁31和顶梁35的两端分别套装在两个柱体2上，底梁31同时支承在对应的底座1上；底梁31和顶梁35中间位置处安装有旋转撑高杆33，旋转撑高杆33的上端通过销子34与顶梁35相连，旋转撑高杆33的下端与螺栓32的一端相抵，螺栓32旋装在底梁31的侧板36上。所述螺栓32尾部抵紧旋转撑高杆33的侧端面，旋转撑高杆33的侧端面倒有圆角。所述顶梁35在柱体2上滑动，压缩弹簧4带动柱体2升起。所述弹簧4的尺寸参数根据实验需求设计，相应需改变柱体2的细轴直径、底座1的内径和高度。螺栓32按头部形状分六角头、圆头、方形头、沉头螺栓。所述的模拟装置在模型6的巷道7内依次间隔布置。
[0024]本技术的使用方法是：
[0025]如图2所示，在物理模型6中开挖巷道7，将本技术的支护装置从巷道7的中心向两端分别放入，并在放置每个支护装置的同时，转动螺栓32，使每个力传感器5的受力达到设置值，力传感器5的力置可通过外置显示器读取，支护装置安装完毕的状态如图2所示。通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种物理模型实验用双立柱式吸能支护模拟装置，其特征在于：包含底座（1）、柱体（2）、升降组件（3）、弹簧（4）、力传感器（5）；所述柱体（2）为台阶轴，力传感器（5）放置在柱体（2）的粗轴顶部端面并与巷道（7）的顶部相抵，底座（1）安装在巷道（7）的底面上；柱体（2）的细轴上依次安装有弹簧（4）、升降组件（3），柱体（2）的细轴尾部插入底座（1）中；所述升降组件（3）包括：底梁（31）、螺栓（32）、旋转撑高杆（33）、销子（34）、顶梁（35）；所述底梁（31）和顶梁（35）的两端分别套装在对应的两个柱体（2）上，底梁（31）同时支承在对应的底座（1）上；底梁（31）和顶梁（35）中间位置处安装有旋转撑高杆（33），旋转撑高杆（33）的上端通过销子（34）与顶梁（35）相连，旋转撑高杆（33）的下端与螺栓（32）的一端相抵，螺栓（32）旋装在底梁（31）的侧板（36）上。2.根据权利要求1所述的物理模型实验用双立柱式吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈岩峰，李学军，马鹏乾，吴宏斌，刘阳，田文辉，范志伟，陈翰伟，
申请(专利权)人：华亭煤业集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：