[实用新型]嵌入式巷道底鼓相似模拟实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于实验设备技术领域，具体涉及到一种嵌入式巷道底鼓相似模拟实验装置。

背景技术

相似模拟实验是岩土、地质、矿山等领域进行科学实验研究的主要技术手段之一。基于相似模拟理论和不同的研究目的，通过对岩层、巷(隧)道或硐室等相关研究内容的相似模拟，得出有关的技术指标和参数，从而对以上领域的设计和生产实践提供科学的依据。

随着近些年来煤炭开采逐渐走向深部，巷道底鼓问题日趋严重，严重影响了巷道的正常使用和工作面的正常生产。底鼓是一种采矿生产过程中常见的矿压现象。底鼓严重影响巷道支护、轨道铺设和无轨胶轮车行驶等，甚至于被迫现场停产来处理底鼓。引起底鼓的原因通常认为有三个：一是巷道底板岩性为软岩，尤其软岩遇水膨胀后，引起底鼓；二是在大采深条件下，作用于岩石的垂直应力增大，且长期受高应力作用发生蠕变，强度降低，易发底鼓；三是巷道受地质构造水平应力的影响引起底鼓。

相似模拟实验中有关巷道底鼓的概念，对模拟现场来说还是一个特殊的矿压现象。现有的相似模拟实验中，对于围岩受压(主要指工作面顶板载荷监测)已经有矿山相似模拟实验装置可实现对其上覆岩层顶板载荷的监测，但采用嵌入式巷道底鼓相似模拟实验装置对巷道底鼓现象的模拟与监测还未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述技术的不足，提供一种设计合理、结构简单、操作方便、测力准确、模拟实验逼真、实用的嵌入式巷道底鼓相似模拟实验装置。

解决上述问题所采用的技术方案是：在橡胶囊体中部设置有与橡胶囊体内相联通的充气管，充气管上设置进气阀和安装有压力表的三通管，进气阀通过管道与打气筒相联通，橡胶囊体的右侧设置装有排气阀与囊体内相联通的排气管，橡胶囊体的左侧设置安装有排气阀与橡胶囊体内相联通的排气管。

本实用新型的橡胶囊体为长方体或正方体。

本实用新型的橡胶囊体的厚度为4～8mm。

本实用新型采用给橡胶囊体内充气，使橡胶囊体鼓胀顶起模拟岩层，以实现对巷道底鼓的模拟，实时监测并采集底鼓所造成的压力以及变形位移量，以掌握巷道底鼓过程底板岩层底鼓力的变化。本实用新型具有结构简单、操作方便、测试精度高等优点，可用于相对模拟实验。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。

实施例1

在图1中，本实施例的嵌入式巷道底鼓相似模拟实验装置由橡胶囊体1、排气阀2、压力表3、进气阀4、打气筒5、三通管6、充气管7、排气管8、联接管9、联接管阀门10联接构成。

本实施例的橡胶囊体1的形状为长方体，橡胶囊体1的厚度为5mm，橡胶囊体1内充满气体。在橡胶囊体1的中部安装有充气管7，充气管7与橡胶囊体1内相联通，充气管7上通过螺纹联接有三通管6，三通管6上通过螺纹联接有压力表3，压力表3用于指示充入橡胶囊体1内气体的压力，充气管7上通过螺纹联接安装有进气阀4，进气阀4通过管道与打气筒5相联通，向橡胶囊体1内充气时，打开进气阀4，操作者可用打气筒5向橡胶囊体1内充气，压力表3指示到橡胶囊体1内的气压达到设定的数值时，关闭进气阀4，操作者可停止用打气筒5向橡胶囊体1内充气，向橡胶囊体1内充气，也可采用气泵充气。橡胶囊体1的右侧安装有排气管8，排气管8与囊体1内相联通，排气管8上通过螺纹联接安装有排气阀2，向橡胶囊体1内充气时，关闭排气阀2，将橡胶囊体1内的气体放出时，打开排气阀2。橡胶囊体1上左侧安装有联接管9，联接管9与橡胶囊体1内相联通，联接管9上通过螺纹联接有联接管阀门10，联接管9用于在实验时将两个以上的巷道底鼓相似模拟实验装置相联通进行实验。当模拟巷道底鼓量较大时，可安装两个以上嵌入式巷道底鼓相似模拟实验装置叠加在一起进行试验。

实施例2

本实施例的橡胶囊体1的形状为长方体，橡胶囊体1的厚度为4mm。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

实施例3

本实施例的橡胶囊体1的形状为长方体，橡胶囊体1的厚度为8mm。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

实施例4

在以上的实施例1～3中，橡胶囊体1的形状为正方体，橡胶囊体1的厚度与相应的实施例相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。

本实用新型的工作情况如下：

在相似模拟实验架的铺装过程中，将本实用新型嵌入在模型架的模拟岩层中，橡胶囊体1外接的充气管7、排气管8与联接管9露在实验模型外部，如果采用一个嵌入式巷道底鼓相似模拟实验装置，可将排气管8与联接管9都当作排气管使用并与排气阀2相连接，将橡胶囊体1所在位置的模拟岩层的两侧面加固牢实，以保证橡胶囊体1充较高压力气体后两侧面被严格束缚而向上鼓起。在嵌入式巷道底鼓相似模拟实验装置的上方的模拟岩层中开掘巷道后，关闭排气阀2，打开进气阀4，用打气筒5经进气阀4、充气管7向橡胶囊体1内充气，也可预先注一定压力的气体，并观察压力表和巷道底板变形情况，模拟出巷道底鼓现象。当模拟巷道底鼓量较大时，为了达到模拟底鼓的效果，需要使用两套此实验装置，可将第一套实验装置中的橡胶囊体1嵌入于上述巷道底板较近之处，在其下方一定距离模拟岩层中嵌入第二套橡胶囊体1，两个橡胶囊体1的联接管9通过联接管阀门10联接在一起。需要测量底鼓所造成的变形位移量时，可在巷道底板设置百分表，查阅百分表的读数。