本發(fā)明涉及礦壓模擬，具體而言，涉及一種檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置。

背景技術(shù)：

1、在掘進(jìn)巷道之前，地下的巖層或煤層是實(shí)體的，上部巖層的重量壓在下部巖層上，處于平衡狀態(tài)。這時(shí)候巖體不變形，也不會(huì)移動(dòng)。在煤層或巖層中掘進(jìn)一條巷道后，巷道頂部的巖層就有壓向巷道的力，如果未及時(shí)進(jìn)行支撐，就有斷裂、破壞，甚至冒落下來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。這種由于進(jìn)行采掘活動(dòng)而在巷道及回采工作面周?chē)鷰r體中，以及在支架上所引起的力，叫做礦山壓力，也稱(chēng)為頂板壓力。

2、為了清楚地掌握頂板壓力的詳細(xì)參數(shù)，現(xiàn)有技術(shù)中多會(huì)采用模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量。例如公告號(hào)為cn209670985u的專(zhuān)利公開(kāi)了一種礦壓相似模擬實(shí)驗(yàn)測(cè)量頂板壓力的模擬支架，包括支撐裝置和測(cè)力裝置，所述支撐裝置包括有頂梁和底座，所述頂梁與底座之間設(shè)有連接部，所述連接部的上下兩端分別與頂梁和底座連接，所述連接部在受力時(shí)發(fā)生形變并在發(fā)生形變時(shí)提供支撐力，所述頂梁上部與所述底座下部分別接觸模擬支架的外界施力點(diǎn)；所述測(cè)力裝置設(shè)置在支撐裝置的連接部?jī)?nèi)部，包括有彈性件和測(cè)力計(jì)，所述彈性件隨著所述連接部的形變而產(chǎn)生彈性形變并在發(fā)生形變時(shí)提供支撐力，所述測(cè)力計(jì)與彈性件接觸連接，用于檢測(cè)連接部的受力大小。

3、雖然上述方案能夠測(cè)量模擬支架在拆卸和安裝中產(chǎn)生的壓力大小，測(cè)出了部分的礦壓參數(shù)，但是不能夠模擬一些更加復(fù)雜的情況，如遭遇局部應(yīng)力增大等，這些復(fù)雜的情況同樣需要模擬并進(jìn)行測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的礦壓模擬測(cè)量的情況單一的問(wèn)題。

2、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置，包括支撐框架、多個(gè)頂板支撐組件、圍擋組件、加壓組件和局部應(yīng)力組件，其中，

3、所述支撐框架包括底座以及多個(gè)間隔分布的立柱，多個(gè)所述立柱固定于所述底座上；

4、所述頂板支撐組件包括兩個(gè)支撐豎桿和固定在兩個(gè)所述支撐豎桿頂部的頂撐，兩個(gè)所述支撐豎桿的底部設(shè)置有支撐腳，兩個(gè)所述支撐豎桿的支撐腳分別設(shè)置在所述底座上，所述支撐腳的底部設(shè)置有第一傳感器，所述頂撐的頂部設(shè)置有第二傳感器；

5、所述圍擋組件包括多個(gè)矩形框體，所述矩形框體設(shè)置于多個(gè)所述立柱圍繞的空間內(nèi)，多個(gè)所述矩形框體疊放以圍合成容納模擬材料的模擬空間；

6、所述加壓組件用于對(duì)所述矩形框體施加壓力；

7、所述局部應(yīng)力組件包括壓桿，所述壓桿貫穿所述模擬空間，所述壓桿的兩端分別設(shè)置有可拆卸的連接件，所述壓桿通過(guò)所述連接件與加力組件相連，所述加力組件設(shè)置于所述連接件的下部。

8、進(jìn)一步地，所述矩形框體的兩側(cè)設(shè)置有多個(gè)穿設(shè)孔，每個(gè)所述穿設(shè)孔上設(shè)置有可拆裝的蓋板，所述壓桿由任意一個(gè)所述穿設(shè)孔穿過(guò)所述模擬空間。

9、進(jìn)一步地，所述連接件的下端連接有擋塊，所述加力組件包括多個(gè)配重塊，所述配重塊的中心設(shè)置有掛接通孔，并由所述掛接通孔徑向向外延伸設(shè)置有開(kāi)放缺口，通過(guò)所述開(kāi)放缺口將所述配重塊卡入所述連接件上并固定到所述擋塊上。

10、進(jìn)一步地，所述加壓組件包括位于所述模擬空間正上方的龍門(mén)架，所述龍門(mén)架上設(shè)置有加壓缸，所述加壓缸的動(dòng)作頭朝向所述矩形框體。

11、進(jìn)一步地，所述底座上設(shè)置有兩個(gè)平行的軌道，兩個(gè)所述支撐豎桿的支撐腳分別滑動(dòng)設(shè)置于兩個(gè)所述軌道上，以通過(guò)滑動(dòng)調(diào)整相鄰的所述頂板支撐組件之間的距離，所述支撐腳上設(shè)置有鎖定件，以松開(kāi)所述支撐腳或鎖定所述支撐腳的位置。

12、進(jìn)一步地，所述底座在兩個(gè)所述軌道之間開(kāi)設(shè)有操作開(kāi)口，所述操作開(kāi)口沿所述軌道的長(zhǎng)度方向延伸，所述操作開(kāi)口處滑動(dòng)設(shè)置有封堵板，所述封堵板用于封堵所述操作開(kāi)口的至少一部分。

13、進(jìn)一步地，所述檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置還包括操作臂，所述操作臂連接于所述底座的底部，所述操作臂上設(shè)置有液壓推動(dòng)件，所述液壓推動(dòng)件用于對(duì)所述模擬空間內(nèi)的模擬材料進(jìn)行支護(hù)操作。

14、進(jìn)一步地，所述底座的底部設(shè)置有滑桿，所述滑桿的長(zhǎng)度方向與所述操作開(kāi)口的長(zhǎng)度方向平行，所述滑桿的兩端分別連接有支撐座，以通過(guò)所述支撐座安裝于所述底座，所述操作臂滑動(dòng)設(shè)置在所述滑桿上，所述操作臂能夠沿所述滑桿的長(zhǎng)度方向往復(fù)移動(dòng)。

15、進(jìn)一步地，所述操作臂包括滑塊、大臂、小臂和液壓推動(dòng)件，所述大臂的第一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述滑塊，所述滑塊與所述滑桿滑動(dòng)配合，所述小臂的第一端與所述大臂的第二端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述液壓推動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于所述小臂的第二端，通過(guò)所述大臂和所述小臂的運(yùn)動(dòng)將所述液壓推動(dòng)件調(diào)節(jié)至不同的位置。

16、進(jìn)一步地，所述底座的四周設(shè)置有可調(diào)節(jié)高度的升降腳，以調(diào)節(jié)所述底座的高度；所述頂板支撐組件的外部覆蓋有防護(hù)網(wǎng)。

17、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)在模擬空間內(nèi)填充不同的材料，可以模擬不同的地質(zhì)條件，設(shè)置的頂板支撐組件用于模擬頂板支架，通過(guò)頂板支撐組件上的傳感器能夠測(cè)量壓力數(shù)據(jù)，以判斷當(dāng)前頂板支撐組件受到的壓力；并且，通過(guò)局部應(yīng)力組件可以模擬開(kāi)掘巷道上方已經(jīng)存在的巷道對(duì)開(kāi)掘區(qū)域造成的局部應(yīng)力集中，通過(guò)加力組件可以模擬需要數(shù)值的壓力，通過(guò)頂板支撐組件上的傳感器檢測(cè)該局部應(yīng)力對(duì)開(kāi)掘區(qū)域造成的影響，從而指導(dǎo)技術(shù)人員選擇較佳的支護(hù)方案。因此，該方案避免了現(xiàn)有技術(shù)中的礦壓模擬測(cè)量的情況單一的問(wèn)題，使得模擬更符合生產(chǎn)實(shí)際。

技術(shù)特征：

1.一種檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置，其特征在于，包括支撐框架、多個(gè)頂板支撐組件、圍擋組件、加壓組件和局部應(yīng)力組件，其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置，其特征在于，所述矩形框體(200)的兩側(cè)設(shè)置有多個(gè)穿設(shè)孔(210)，每個(gè)所述穿設(shè)孔(210)上設(shè)置有可拆裝的蓋板(211)，所述壓桿(500)由任意一個(gè)所述穿設(shè)孔(210)穿過(guò)所述模擬空間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置，其特征在于，所述連接件(510)的下端連接有擋塊，所述加力組件包括多個(gè)配重塊(520)，所述配重塊(520)的中心設(shè)置有掛接通孔，并由所述掛接通孔徑向向外延伸設(shè)置有開(kāi)放缺口，通過(guò)所述開(kāi)放缺口將所述配重塊(520)卡入所述連接件(510)上并固定到所述擋塊上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置，其特征在于，所述加壓組件包括位于所述模擬空間正上方的龍門(mén)架(300)，所述龍門(mén)架(300)上設(shè)置有加壓缸(310)，所述加壓缸(310)的動(dòng)作頭朝向所述矩形框體(200)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置，其特征在于，所述底座(100)上設(shè)置有兩個(gè)平行的軌道(101)，兩個(gè)所述支撐豎桿(400)的支撐腳(420)分別滑動(dòng)設(shè)置于兩個(gè)所述軌道(101)上，以通過(guò)滑動(dòng)調(diào)整相鄰的所述頂板支撐組件之間的距離，所述支撐腳(420)上設(shè)置有鎖定件，以松開(kāi)所述支撐腳(420)或鎖定所述支撐腳(420)的位置。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置，其特征在于，所述底座(100)在兩個(gè)所述軌道(101)之間開(kāi)設(shè)有操作開(kāi)口(102)，所述操作開(kāi)口(102)沿所述軌道(101)的長(zhǎng)度方向延伸，所述操作開(kāi)口(102)處滑動(dòng)設(shè)置有封堵板，所述封堵板用于封堵所述操作開(kāi)口(102)的至少一部分。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置，其特征在于，所述檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置還包括操作臂，所述操作臂連接于所述底座(100)的底部，所述操作臂上設(shè)置有液壓推動(dòng)件(730)，所述液壓推動(dòng)件(730)用于對(duì)所述模擬空間內(nèi)的模擬材料(10)進(jìn)行支護(hù)操作。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置，其特征在于，所述底座(100)的底部設(shè)置有滑桿(600)，所述滑桿(600)的長(zhǎng)度方向與所述操作開(kāi)口(102)的長(zhǎng)度方向平行，所述滑桿(600)的兩端分別連接有支撐座(601)，以通過(guò)所述支撐座(601)安裝于所述底座(100)，所述操作臂滑動(dòng)設(shè)置在所述滑桿(600)上，所述操作臂能夠沿所述滑桿(600)的長(zhǎng)度方向往復(fù)移動(dòng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置，其特征在于，所述操作臂包括滑塊(700)、大臂(710)、小臂(720)和液壓推動(dòng)件(730)，所述大臂(710)的第一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述滑塊(700)，所述滑塊(700)與所述滑桿(600)滑動(dòng)配合，所述小臂(720)的第一端與所述大臂(710)的第二端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述液壓推動(dòng)件(730)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于所述小臂(720)的第二端，通過(guò)所述大臂(710)和所述小臂(720)的運(yùn)動(dòng)將所述液壓推動(dòng)件(730)調(diào)節(jié)至不同的位置。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置，其特征在于，所述底座(100)的四周設(shè)置有可調(diào)節(jié)高度的升降腳(120)，以調(diào)節(jié)所述底座(100)的高度；所述頂板支撐組件的外部覆蓋有防護(hù)網(wǎng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種檢測(cè)頂板壓力的礦壓模擬裝置，包括支撐框架、多個(gè)頂板支撐組件、圍擋組件、加壓組件和局部應(yīng)力組件，本方案中，通過(guò)在模擬空間內(nèi)填充不同的材料，可以模擬不同的地質(zhì)條件，設(shè)置的頂板支撐組件用于模擬頂板支架，通過(guò)頂板支撐組件上的傳感器能夠測(cè)量壓力數(shù)據(jù)，以判斷當(dāng)前頂板支撐組件受到的壓力；并且，通過(guò)局部應(yīng)力組件可以模擬開(kāi)掘巷道上方已經(jīng)存在的巷道對(duì)開(kāi)掘區(qū)域造成的局部應(yīng)力集中，通過(guò)加力組件可以模擬需要數(shù)值的壓力，通過(guò)頂板支撐組件上的傳感器檢測(cè)該局部應(yīng)力對(duì)開(kāi)掘區(qū)域造成的影響，從而指導(dǎo)技術(shù)人員選擇較佳的支護(hù)方案。因此，該方案避免了現(xiàn)有技術(shù)中的礦壓模擬測(cè)量的情況單一的問(wèn)題，使得模擬更符合生產(chǎn)實(shí)際。

技術(shù)研發(fā)人員：楊旭,鄭凱歌,鄭三龍,趙志鵬,王濤,孔令宇,李路,黃艷利,張儉,戴楠,吳相儒,王澤陽(yáng),李英順,楊森,王豪杰,郭亞超,孟凡燃,馬翔宇,駱俊輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)家能源集團(tuán)新疆能源有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/12