專利名稱：三軸沖擊動靜載組合試驗機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及三軸沖擊動靜載組合試驗機，尤其適用于礦井沖擊動力災害機理研究與實驗室模擬再現。
背景技術：
千米以下深部礦井開采，是保障我國能源安全供給、經濟穩定發展的必然選擇。然而，進入深部開采后，礦山壓力規律與淺部明顯不同，其中以沖擊礦壓為代表的煤巖動力災害給礦井安全開采帶來了新的挑戰。深部開采沖擊礦壓發生的頻度與烈度遠遠超過淺部， 所造成的人員傷亡與經濟損失也呈現重大惡性事故特點，因此必須引起采礦科學界的高度關注。目前國內外采礦與巖石力學試驗系統主要有兩種形式，一是伺服剛性壓力機測試煤巖靜態(準靜態)力學性質；而是疲勞試驗機或霍普金森壓桿研究煤巖動態力學性能。這兩種系統均不能滿足對深井煤巖動力災害機理、影響因素的研究，嚴重窒礙了煤巖動力災害的理論突破與現場防治需要。為此，研究發明三軸沖擊動靜載組合試驗機，以重現煤巖動力災害發生時應力環境特征與演化過程，為理論研究提供依據。
發明內容本實用新型的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種結構緊湊、能夠實現煤巖試樣動態、可控和不同動靜組合形式加載的三軸沖擊動靜載組合試驗機。為實現上述目的，本實用新型的三軸沖擊動靜組合試驗機主要由X、y、Z三個方向施加靜載荷的靜載壓力裝置構成，其中一個水平方向的靜載壓力裝置上連接有施加動載的動載裝置，所述的靜載壓力裝置主要由剛性框架、設在剛性框架兩側的固定座和分別設在固定座上的液壓油缸構成；所述的動載裝置包括連接在一個水平方向的靜載壓力裝置的固定座上的動力輸入桿、設在該水平方向的液壓油缸推桿前方的動力輸出桿，動力輸入桿的后方依次設有沖擊桿和輕氣炮，輕氣炮經開關與氮氣缸相連。所述的動力輸入桿的前部呈凸字形，凸字形部位設有將其固定在固定座上的擋盤；所述的液壓油缸的推桿上設有壓頭。有益效果通過軸向動靜裝置以及圍壓相互組合，可形成多種動靜組合加載形式， 模擬煤巖材料多種應力波的加載，適用于礦井沖擊動力災害機理研究與實驗室模擬再現， 能夠實現煤巖試樣動態、可控和不同動靜組合形式加載，模擬煤巖材料多種應力波加載方式，通過真三軸特性可再現現場煤巖體的沖擊現象。對研究煤體受礦震等應力波作用誘發沖擊破壞的機理，建立動靜載荷組合條件下整體的沖擊礦壓發生模型，研究各影響因素的合力作用，為礦震誘發沖擊和防治提供理論依據。還可以通過改變水平和垂直方向圍壓施載壓頭(環形壓頭)，在圍壓方向施加瓦斯氣體壓力或液體壓力，在軸向動靜載作用下，研究沖擊礦壓誘發瓦斯突出、滲流以及突水的機理。其結構簡單、操作方便、可控和不同動靜組合形式的加載。
圖1是本實用新型的原理結構示意圖。圖2是本實用新型的A-A方向剖面圖。圖3是本實用新型的B-B方向示意圖。圖中1 一煤巖試樣，2 —壓頭，3 —油缸，4 一框架，5 —固定座，6 —擋盤，7—動力輸入桿，8 —動力輸出桿，9 一沖擊桿，10—輕氣炮，11 一氮氣缸，12—開關。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步的描述圖1所示，本實用新型的三軸沖擊動靜組合試驗機，主要由x、y、z三個方向施加靜載荷的靜載壓力裝置構成，煤巖試樣1設在x、y、ζ三個方向施加靜載荷的靜載壓力裝置的中部，其中一個水平方向的靜載壓力裝置上連接有施加動載的動載裝置，所述的靜載壓力裝置主要由剛性框架4、設在剛性框架4兩側的固定座5和分別設在固定座5上的液壓油缸3構成，液壓油缸3的推桿上設有壓頭2 ；所述的動載裝置包括連接在一個水平方向的靜載壓力裝置的固定座5上的動力輸入桿7、設在該水平方向的液壓油缸3推桿前方的動力輸出桿8，動力輸入桿7的后方依次設有沖擊桿9和輕氣炮10，輕氣炮10經開關12與氮氣缸 11相連。動力輸入桿7的前部呈凸字形，凸字形部位設有將其固定在固定座5上的擋盤6。 通過壓頭2、液壓油缸3、框架4、固定座5實現三軸靜載加載；通過動力輸入桿7、動力輸出桿8、沖擊桿9、輕氣炮10和氮氣缸11構實現沖擊加載；沖擊動載荷與靜載荷通過擋盤6聯系起來。使用時，開啟水平向與垂直向壓力機即可完成常規的煤巖單軸力學性能測試。將垂直與水平方向壓力機壓力調節分別對應，即可模擬與現場對應的真三軸應力狀態。沖擊桿、輸入桿和輸出要與水平軸壓加載系統軸線在同一直線上。另外模擬煤巖體在三軸應力狀態下，受沖擊動載失穩時，首先對煤巖試件三軸應力，然后，啟動水平方向霍普金森壓桿系統，沖擊動載會沿輸入干施加到煤巖試樣1上，使其破壞。在相應的數據采集系統的配合下，可深入研究深部煤巖體在高靜載作用的動力相應機理。
權利要求1.一種三軸沖擊動靜組合試驗機，其特征在于它主要由X、y、Z三個方向施加靜載荷的靜載壓力裝置構成，其中一個水平方向的靜載壓力裝置上連接有施加動載的動載裝置， 所述的靜載壓力裝置主要由剛性框架(4)、設在剛性框架(4)兩側的固定座(5)和分別設在固定座(5)上的液壓油缸(3)構成；所述的動載裝置包括連接在一個水平方向的靜載壓力裝置的固定座(5)上的動力輸入桿(7)、設在該水平方向的液壓油缸(3)推桿前方的動力輸出桿(8)，動力輸入桿(7)的后方依次設有沖擊桿(9)和輕氣炮(10)，輕氣炮(10)經開關 (12)與氮氣缸(11)相連。
2.根據權利要求1所述的三軸沖擊動靜組合試驗機，其特征在于所述的動力輸入桿 (7)的前部呈凸字形，凸字形部位設有將其固定在固定座(5)上的擋盤(6)。
3.根據權利要求1所述的三軸沖擊動靜組合試驗機，其特征在于所述的液壓油缸(3) 的推桿上設有壓頭(2)。
專利摘要一種三軸沖擊動靜加載試驗機，適用于礦井沖擊動力災害機理研究與實驗室模擬再現，能夠實現煤巖試樣動態、可控和不同動靜組合形式加載，模擬煤巖材料多種應力波加載方式，系統的真三軸特性可再現現場煤巖體的沖擊現象。主要由x、y、z三個方向施加靜載荷的靜載壓力裝置構成，各部分結構為固定座、鋼架、油缸、壓頭、擋盤、氮氣缸、氫氣炮、沖擊桿、輸入桿與輸出桿。通過軸向動靜裝置以及圍壓相互組合，研究煤體受礦震等應力波作用誘發沖擊破壞的機理，建立動靜載條件下整體的沖擊礦壓發生模型，研究各影響因素的合力作用，為礦震誘發沖擊和防治提供理論依據。
文檔編號G01N3/307GK202101910SQ20112019278
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月10日 優先權日2011年6月10日
發明者何江, 鞏思園, 曹安業, 楊作成, 竇林名, 賀虎, 陳建云, 高杰 申請人:中國礦業大學