[发明专利]一种冲击地压模拟实验用静‑动复合加载装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿安全实验研究，特别是一种用于冲击地压模拟实验的静-动复合加载装置。

背景技术

冲击地压是采矿工程中主要的动力灾害。随着矿产资源开采规模及开采深度的日益增加，冲击地压发生频次和破坏程度也愈加强烈，严重影响到煤矿的安全开采和现场人员的生命安全。探索冲击地压的产生机理是目前矿业工程及岩石力学学科的热点和难点，同时也是完善冲击地压灾害预测与防治技术的基础。由于目前冲击地压发生机制尚不完全明了，采用数学或力学的方法建立冲击地压预测系统非常困难，故采用模拟试验的方法研究冲击地压发生机理逐渐得到重视。但目前用于模拟试验的动力加载多数采用爆破加载，而爆破加载将产生大量的高温高压气体参与模型的动力破坏过程，与实际中的冲击地压发生过程有很大差异；此外，爆炸加载产生的震动频率与实际中煤岩体内弹性能释放引起的震动频率相差较大，造成模拟试验结果误差较大，难以准确揭示冲击地压的发生机理。冲击地压灾害的孕育及发生的过程，实质上是开采扰动引起采场围岩体内的能量逐渐积聚与突然释放的过程，从力学过程上看，是一个采场周围煤岩体在静载荷与动载荷组合作用下的复杂破坏过程，进行冲击地压的模型试验研究必需满足冲击地压发生的力学条件，为此，需要一种满足这一力学条件的试验装置。

发明内容

本发明的目的就是基于上述需要提供一种结构简单、成本低、适用广泛、可以实现静态和动态复合加载的冲击地压模拟实验用静-动复合加载装置。

为实现上述目的，本发明提供的冲击地压模拟实验用静-动复合加载装置，包括套装于空心固定轴上的环形储能胶囊，环形储能胶囊与进液管相接，环形储能胶囊的外壁与一组可随环形储能胶囊的膨胀径向向外运动的弧形传力板相贴靠，弧形传力板的外侧通过储能弹簧与和弧形传力板相对应的一组弧形加载板相接，环形储能胶囊、弧形传力板、储能弹簧和弧形加载板的两侧分别有固定安装在空心固定轴上的圆盘形侧向挡板。

在所述弧形传力板的两肋侧面上分别有沿其中心线设置的梯形滑台，其中一个梯形滑台的中心有顶针，在侧向挡板的内面沿径向分别开设有与梯形滑台相对应的梯形导向槽，在其中一个侧向挡板的梯形导向槽的槽底上沿纵向设有穿透侧向挡板的窄缝，所述顶针从该窄缝中伸出，可沿窄缝移动。

所述弧形传力板的左右两侧分别设有弧形滑槽，相邻弧形传力板的弧形滑槽中置有弧形滑片，弧形滑片的两端部有与弧形滑槽相配合的凸块，弧形滑槽的外端有限制该凸块从弧形滑槽中滑出的内缩沿。

所述储能弹簧用能够使弹簧动态震动频率位于实际煤岩体震动主频频段的金属材料制作。

本发明的有益效果是：

1、本发明装置，采用环形储能胶囊产生的液压和储能弹簧组合加载方式模拟冲击地压发生的静载荷与动载荷条件，克服了现有爆炸加载只能提供单一动载荷的缺陷；避免了爆炸加载的气体影响；通过选择储能弹簧的材质使弹簧动态震动频率逼近煤岩体震动的主频频段，更真实地模拟冲击地压发生的载荷条件。

2、利用本发明装置，通过实时检测环形储能胶囊内的液体压力，能够捕捉模型试验过程中煤岩体破坏的临界静载荷信息，通过采用位移传感器检测储能弹簧压缩位移量，能够准确计算出储能弹簧在临界载荷状体下所释放的弹性能，为研究煤岩体在冲击载荷作用下的动力破坏过程提供可靠数据。

附图说明

附图为本发明实施例的结构示意图，其中：

图1是沿其纵向剖视图；

图2是沿图1A-A剖视图；

图3是图1中弧形传力板的三维立体图；

图4是图2中右侧侧向挡板的左视图。

图中：1-弧形加载板；2-弧形滑片；3-弧形传力板；3-1-弧形滑槽；3-2-梯形滑台；3-3-顶针；3-4-插销孔；4-环形储能胶囊；5-进液管；6-侧向挡板；6-1-梯形导向槽；6-2-(导向槽底部)窄缝；7-空心固定轴；8-储能弹簧。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。