一种液压支架与围岩系统刚度耦合的相似模拟实验台技术方案

本发明专利技术公开一种液压支架与围岩系统刚度耦合的相似模拟实验台，涉及矿山模拟实验技术领域，包括底座、实验箱、液压支架、第一压力传感部件、采场围岩、基本顶、采空区模拟机构和顶部加载机构，采场围岩包括由下至上依次设置的底板、煤壁和直接顶，第一压力传感部件设置于液压支架的顶部；采空区模拟机构包括多个由前至后依次排布的模拟组件，模拟组件包括支撑柱、弹性部件和第二压力传感部件；基本顶包括第一基板和第二基板，第二基板一端的各连接板均滑动套设于一个支撑柱上，顶部加载机构用于向基本顶加压。该相似模拟实验台能够研究不同刚度组合下的基本顶运动状态、煤壁和直接顶破坏形态以及各个组分刚度之间的相互影响关系。坏形态以及各个组分刚度之间的相互影响关系。坏形态以及各个组分刚度之间的相互影响关系。

【技术实现步骤摘要】
一种液压支架与围岩系统刚度耦合的相似模拟实验台


[0001]本专利技术涉及矿山模拟实验
，特别是涉及一种液压支架与围岩系统刚度耦合的相似模拟实验台。

技术介绍

[0002]随着社会的发展、能源消耗量持续上升，其中煤炭消耗量占据了绝对的优势。近年来，随着装备技术的不断进步，采煤工作面的采高越来越大，随之而来的是工作面煤壁片帮越发严重，顶板动载冲击现象越专利技术显。控制煤壁片帮以成为大采高工作面的主要技术难题。目前学者统一认为提高液压支架刚度能有效控制煤壁片帮，但是液压支架对煤壁片帮的控制作用与采场围岩刚度有着很大关系，采场围岩包括底板、煤壁、直接顶、采空区4部分，现阶段还没有能完整模拟围岩各组分的实验台，尤其是采空区，无法分析研究各组分刚度之间的耦合关系。

技术实现思路

[0003]为解决以上技术问题，本专利技术提供一种液压支架与围岩系统刚度耦合的相似模拟实验台，完整的包含了采场围岩各体系，能够研究不同刚度组合下的基本顶运动状态、煤壁和直接顶破坏形态以及各个组分刚度之间的相互影响关系。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术提供一种液压支架与围岩系统刚度耦合的相似模拟实验台，包括底座、实验箱、液压支架、第一压力传感部件、采场围岩、基本顶、采空区模拟机构和顶部加载机构，所述实验箱包括第一箱体和第二箱体，所述第一箱体设置于所述底座上，所述第一箱体的顶部、底部和一侧均为敞口结构，所述第二箱体的一端能够拆卸地连接于所述第一箱体的顶部；所述采场围岩设置于所述第一箱体中，所述采场围岩包括由下至上依次设置的底板、煤壁和直接顶，所述底板和所述直接顶均相对于所述煤壁的一侧向外延伸设置，所述液压支架用于设置于所述底板上且位于所述直接顶的下方，所述第一压力传感部件设置于所述液压支架的顶部；所述采空区模拟机构包括多个由前至后依次排布的模拟组件，所述模拟组件包括支撑柱、弹性部件和第二压力传感部件，各所述支撑柱的下端均用于固定于所述底座上，各所述支撑柱的上端均用于固定于所述第二箱体远离所述第一箱体的一端，所述第二压力传感部件和所述弹性部件依次套设于所述支撑柱上；所述基本顶设置于所述直接顶的上部，所述基本顶包括第一基板和第二基板，所述第一基板设置于所述直接顶远离所述采空区模拟机构的一侧，所述第二基板设置于所述直接顶靠近所述采空区模拟机构的一侧，所述第二基板由靠近所述第一基板的一端至靠近所述采空区模拟机构的一端向下倾斜设置，且所述第二基板远离所述第一基板的一侧设置有多个连接板，各所述连接板均滑动套设于一个所述支撑柱上且位于一个所述弹性部件的上方；所述顶部加载机构设置于所述第二箱体上，所述顶部加载机构用于向所述基本顶加压。
[0006]优选地，所述液压支架包括底部支撑板、侧护板、顶部支撑板和液压支撑部件，所
述底部支撑板与所述顶部支撑板的一侧通过所述侧护板连接，所述液压支撑部件设置于所述底部支撑板与所述顶部支撑板之间，所述第一压力传感部件设置于所述顶部支撑板的上表面。
[0007]优选地，还包括测距部件，所述测距部件设置于所述底部支撑板上，所述测距部件用于测量所述顶部支撑板与所述底部支撑板之间的距离。
[0008]优选地，所述侧护板包括一端相连接的第一倾斜板和第二倾斜板，所述第一倾斜板的上端与所述顶部支撑板连接，所述第二倾斜板的下端与所述底部支撑板连接。
[0009]优选地，所述液压支架包括多个液压支撑部件，且多个液压支撑部件的排布方向与多个所述模拟组件的排布方向相同，所述液压支撑部件为液压千斤顶；所述液压支架设置为多个，且多个所述液压支架的排布方向与多个所述模拟组件的排布方向相同。
[0010]优选地，所述顶部加载机构包括液压缸、加压板和水袋，所述液压缸的缸体固定于所述第二箱体上，所述液压缸的活塞杆的下端与所述加压板连接，所述水袋设置于所述加压板与所述基本顶之间。
[0011]优选地，所述第二箱体包括上盖板和侧壳体，所述侧壳体的顶部、底部和一侧均为敞口结构，所述侧壳体固定于所述上盖板下部的一侧，所述上盖板下部的另一侧能够拆卸地连接于所述第一箱体的顶部，各所述支撑柱的上端均用于固定于所述上盖板上。
[0012]优选地，所述底板、所述煤壁和所述直接顶均采用沙子、水泥、石灰和石膏混合而成。
[0013]优选地，所述第一压力传感部件为第一压力传感器，所述第二压力传感部件为第二压力传感器，所述弹性部件为弹簧，所述测距部件为激光测距仪。
[0014]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0015]本专利技术的液压支架与围岩系统刚度耦合的相似模拟实验台，采场围岩包括由下至上依次设置的底板、煤壁和直接顶，第一压力传感部件设置于液压支架的顶部；采空区模拟机构包括多个由前至后依次排布的模拟组件，模拟组件包括支撑柱、弹性部件和第二压力传感部件；基本顶包括第一基板和第二基板，第二基板一端的各连接板均滑动套设于一个支撑柱上，顶部加载机构用于向基本顶加压。本专利技术中可采用不同刚度的液压支架，还可采用不同刚度的底板、煤壁和直接顶来模拟不同刚度的采场围岩，通过更换不同刚度的弹性部件来模拟不同刚度的采空区，可见，本实验台完整的包含了采场围岩各体系，能够研究在煤矿综采工作面中，不同刚度组合下的基本顶运动状态、煤壁和直接顶破坏形态以及各个组分刚度之间的相互影响关系。基于保证煤壁和直接顶完整的考虑，得到煤壁破坏最完整的支架围岩刚度组合，从而指导实际生产过程中液压支架的选型。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术提供的液压支架与围岩系统刚度耦合的相似模拟实验台的结构示意图；
[0018]图2为本专利技术提供的液压支架与围岩系统刚度耦合的相似模拟实验台去除第一箱体和第二箱体后的结构示意图；
[0019]图3为本专利技术提供的液压支架与围岩系统刚度耦合的相似模拟实验台中第一箱体的结构示意图；
[0020]图4为本专利技术提供的液压支架与围岩系统刚度耦合的相似模拟实验台中第二箱体的结构示意图。
[0021]附图标记说明：100、液压支架与围岩系统刚度耦合的相似模拟实验台；1、底座；2、第一箱体；3、第二箱体；31、上盖板；32、侧壳体；4、底板；5、煤壁；6、直接顶；7、液压支架；71、底部支撑板；72、侧护板；73、顶部支撑板；74、液压支撑部件；8、第一基板；9、第二基板；10、连接板；11、支撑柱；12、第二压力传感部件；13、弹性部件；14、液压缸；15、加压板；16、水袋。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液压支架与围岩系统刚度耦合的相似模拟实验台，其特征在于，包括底座、实验箱、液压支架、第一压力传感部件、采场围岩、基本顶、采空区模拟机构和顶部加载机构，所述实验箱包括第一箱体和第二箱体，所述第一箱体设置于所述底座上，所述第一箱体的顶部、底部和一侧均为敞口结构，所述第二箱体的一端能够拆卸地连接于所述第一箱体的顶部；所述采场围岩设置于所述第一箱体中，所述采场围岩包括由下至上依次设置的底板、煤壁和直接顶，所述底板和所述直接顶均相对于所述煤壁的一侧向外延伸设置，所述液压支架用于设置于所述底板上且位于所述直接顶的下方，所述第一压力传感部件设置于所述液压支架的顶部；所述采空区模拟机构包括多个由前至后依次排布的模拟组件，所述模拟组件包括支撑柱、弹性部件和第二压力传感部件，各所述支撑柱的下端均用于固定于所述底座上，各所述支撑柱的上端均用于固定于所述第二箱体远离所述第一箱体的一端，所述第二压力传感部件和所述弹性部件依次套设于所述支撑柱上；所述基本顶设置于所述直接顶的上部，所述基本顶包括第一基板和第二基板，所述第一基板设置于所述直接顶远离所述采空区模拟机构的一侧，所述第二基板设置于所述直接顶靠近所述采空区模拟机构的一侧，所述第二基板由靠近所述第一基板的一端至靠近所述采空区模拟机构的一端向下倾斜设置，且所述第二基板远离所述第一基板的一侧设置有多个连接板，各所述连接板均滑动套设于一个所述支撑柱上且位于一个所述弹性部件的上方；所述顶部加载机构设置于所述第二箱体上，所述顶部加载机构用于向所述基本顶加压。2.根据权利要求1所述的液压支架与围岩系统刚度耦合的相似模拟实验台，其特征在于，所述液压支架包括底部支撑板、侧护板、顶部支撑板和液压支撑部件，所述底部支撑板与所述顶部支撑板的一侧通过所述侧护板连接，所述液压支撑部件设置于所述底部支撑板与所述顶部支撑板之间，所述第一压力传感部件设置于所述顶部支撑板的上表面。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：李猛，王家臣，杨胜利，王兆会，宋世雄，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：