一種基于采煤工作面支護和移架動態模擬的實驗裝置的制造方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及一種采煤工作面相似模擬測試技術，具體涉及一種基于采煤工作面支護和移架動態模擬的實驗裝置，其適用于研宄煤礦采煤工作面液壓支架與圍巖關系、模擬液壓支架動態移架過程及測試頂底板巖層破裂發育程度。
【背景技術】
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[0002]煤礦井下煤與瓦斯突出、沖擊地壓、工作面壓架等煤巖動力災害，給國家財產和礦工人身安全帶來極大威脅，而這些災害事故的發生，與煤巖體的破裂失穩以及工作面的支護方式密切相關。
[0003]目前，我國只有少數的室內實驗裝置用以模擬煤礦采煤工作面實際工況和生產條件，對采煤工作面不同工況下的煤巖體破壞特征、圍巖支護關系、支架受力特性進行定性的分析。現有的采煤工作面支護模擬實驗臺可在室內模擬不同的工作面傾角、不同架型液壓支架支護方式等采場工況條件，對采煤工作面各生產環節進行模擬和研宄，但其仍存在以下不足:一、加載系統落后，手動加載系統無法對實驗裝置施加較準確而穩定的載荷；二、監測系統不完善，無法準確的獲得所施加的實時載荷大小以及液壓支架活柱受力的大小，無法對采煤工作面頂底板巖石試件的破裂發育過程進行實時的動態監測，實驗裝置監測誤差較大，可靠性較低；三、不能實現采煤工作面液壓支架的移架，無法進行采煤工作面支護的動態模擬。因此，設計一種基于采煤工作面支護和移架動態模擬的實驗裝置，在實驗室內模擬研宄煤礦采煤工作面傾角、埋深、頂底板巖性、不同架型液壓支架支護以及支架移架等，通過對液壓支架活柱受力大小及工作面頂底板巖石試件的破裂發育的實時監測，實現工作面頂底板巖石試件破裂發育情況、液壓支架架型的適應性分析、工作面的“支架-圍巖”關系及采場礦壓顯現規律的研宄，對煤礦安全生產具有重要的實踐意義。

【發明內容】

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[0004]本發明包括可調節角度底座、加載實驗臺、可變架型液壓支架、巖石試件、可滑動底座、信號采集系統以及信號處理系統，其中:所述可調節角度底座包括相互鉸接的底板、承壓板和底座前后連桿，通過改變相互間的鉸接位置，模擬不同傾角的采煤工作面；所述加載實驗臺放置在可調節角度底座上，包括液壓加載裝置、兩根穿孔加載立柱、加載頂梁、布置在加載頂梁下方的加載液壓缸以及布置在加載液壓缸下方的加載墊板；所述可變架型液壓支架放置在加載墊板下方和可滑動底座上方，包括鉸接連接的支架頂梁、支架活柱、支架掩護梁、支架前后連桿、支架底座，通過不同的鉸接組合模擬井下三種液壓支架，即支撐式液壓支架、掩護式液壓支架、支撐掩護式液壓支架；所述巖石試件放置在支架頂梁上方和支架底座下方，根據不同的工作面頂底板條件選取對應的巖石試件來模擬采煤工作面頂底板；所述可滑動底座放置在可調節角度底座的承壓板上方和巖石試件下方，可滑動底座的底部安裝有滑輪，通過滑輪移動牽引上方的可變架型液壓支架移動，模擬工作面液壓支架的動態移架過程，完成移架后，通過銷釘對滑輪進行固定，實現對可滑動底座的固定作用；所述信號采集系統包括裂隙信號傳感器、裂隙信號放大器、壓力采集器、壓力傳感器；所述信號處理系統包括壓力示波器和波形分析儀。
[0005]所述可調節角度底座的承壓板上方設計有滑輪通道，組成水平滑動結構，為可滑動底座底部的滑輪移動提供通道。
[0006]所述液壓加載裝置通過計算機控制終端控制加載液壓缸，進行自動化加載，可施加較準確而穩定的載荷，并通過不同的載荷大小模擬采煤工作面不同的埋深。
[0007]所述加載頂梁與穿孔加載立柱通過螺母和螺桿連接，可通過上下移動調節位置。
[0008]所述巖石試件根據所模擬的不同頂底板巖性條件，從采煤工作面現場頂底板選取對應巖性的巖石。
[0009]所述裂隙信號傳感器黏貼在頂底板巖石試件外側，對巖石試件在受力破壞過程中的聲信號進行采集，所述壓力采集器連接在加載液壓缸和支架活柱上，對加載液壓缸和支架活柱的受力大小及受力分布進行實時監測。
[0010]所述信號采集系統通過專用軟件控制，對實驗裝置中各監測部位的信號進行實時監測和采集。
[0011]本發明具有的優點和積極效果是:
[0012]1、采用液壓加載方式，通過計算機控制終端控制液壓加載系統實現自動化加載，可施加較準確而穩定的載荷；
[0013]2、信號采集系統完善，可同時對液壓支架受力情況及巖石試件破裂演化過程進行實時信號采集，可在支架受力變形因素和圍巖破裂因素耦合作用下對液壓支架受力特征、煤巖體破裂演化規律以及工作面“支架-圍巖”關系進行研宄；
[0014]3、通過可滑動底座使液壓支架沿工作面推進方向移動，從而實現采煤工作面液壓支架移架的動態模擬，具有較好的科學研宄價值和教學演示意義；
[0015]4、可在室內同時模擬采煤工作面傾角、埋深、頂底板巖性、不同架型液壓支架支護以及支架動態移架等多種采場條件，實現多種采場條件耦合作用的模擬研宄，并可以進行實時的信號采集和處理，該發明結構科學合理，系統完善，功能多樣，對煤礦安全生產具有一定的指導意義。
【附圖說明】
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[0016]圖1本發明主視圖；
[0017]圖2本發明局部結構圖；
[0018]圖3 (a)加載實驗臺主視圖；
[0019]圖3(b)加載實驗臺側視圖；
[0020]圖4可變架型液壓支架結構圖；
[0021]圖5可變架型液壓支架部分組件圖；
[0022]圖6 45°可調節角度底座圖；
[0023]圖7 30°可調節角度底座圖；
[0024]圖8承壓板結構圖；
[0025]圖9可滑動底座結構圖。
[0026]圖中:1_加載實驗臺；2_加載頂梁；3_加載液壓缸；4_加載墊板；5_壓力傳感器；6-壓力示波器；7_穿孔加載立柱；8_鉆孔與螺桿；9_可變架型液壓支架；10_支架頂梁；11-支架活柱；12_支架掩護梁；13-支架前后連桿；14_支架底座；15-巖石試件；16_裂隙信號傳感器；17_側擋板；18_可調節角度底座；19_底板；20_承壓板；21_底座前后連桿；22-裂隙信號放大器；23_波形分析儀；24_壓力采集器；25_可滑動底座；26_滑輪；27_滑輪通道；28-計算機控制終端。
【具體實施方式】
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[0027]為進一步了解本發明的內容、特點及功效，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0028]具體實施例1:基本組裝工序。
[0029](I)實驗裝置組裝和加載測試實驗，將加載實驗臺I放置在可調節角度底座18上，根據可變架型液壓支架9的高度通過穿孔加載立柱7調整加載頂梁2、加載液壓缸3以及加載墊板4的位置，通過計算機控制終端28對放置在加載墊板