[发明专利]一种相似材料模拟试验支架

说明书

技术领域

本发明涉及采矿相似材料模拟试验设备技术领域，特别涉及一种用于实验室相似材料模拟试验的简易支架。

背景技术

矿山现场煤层开采工作面控顶范围通常用液压支架支护顶底板，以提供安全的回采空间，而工作面矿压规律显现的主要研究手段之一是对工作面支架受力的特点进行观测、研究和分析，因此，支架在煤层回采过程中起着不可或缺的作用。然而，实验室内的地下采矿相似材料模拟试验中，尤其是在模拟矿山现场煤层回采的过程中，往往忽略了支架的作用，由于没有模拟现场支架对顶板的支撑，这从一定程度上削弱了相似材料模拟试验的准确性，同时也失去了一个较好的研究工作面矿压显现规律的手段和工具。为了采用相似原理模拟实际支架的受载情况，已有学者研究设计了相应的实验室相似材料模拟试验支架。已有专利CN 102866032 A公开了一种相似材料模拟试验系统，包括模型支架、量筒、软管和射频电容式液位变送器，虽能对现场液压支架进行模拟，并记录支架受载情况及位移变化，但该系统工艺较复杂，若煤层厚度较小，支架尺寸易受到限制，且该专利并未从三维空间给出支架的具体设计；已有专利CN 202832571 U公开了一种用于相似材料模拟试验的采煤工作面支架，包括顶、底梁和支撑机构，通过支撑机构中的螺旋压缩弹簧实现支架的支撑作用，该装置制作工艺虽简单，但该支架只能起到一定支撑作用，无法观测支架-围岩相互作用的压力数据，且长时间使用，弹簧易出现弹性疲劳。

发明内容

针对上述实验室相似材料模拟试验中不采用支架的情况和已有支架存在的技术不足，本发明提供一种相似材料模拟试验支架，适用于实验室相似材料模拟试验，在模拟中厚煤层回采过程中起到支撑作用，并通过安装在支架顶板上的微型压力传感器记录支架-围岩相互作用的压力数据，利用微机在线监测保存，为工作面矿压规律的模拟研究提供了方便。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种相似材料模拟试验支架，包括底座、柱腔、支撑柱、螺母、顶板和微型压力传感器。底座和顶板均为矩形钢板，顶板中开设若干柱形孔，放置微型压力传感器；底座上焊接有等腰梯形体柱腔，内有圆柱形孔，孔壁有螺纹；支撑柱为柱形螺栓，下端依靠螺纹啮合嵌入柱腔内，上端与顶板焊接；螺母旋套在支撑柱上，紧贴柱腔。

所述的底座为矩形钢板，长210mm，宽40mm，厚5mm。

所述的柱腔内的圆柱形孔直径与支撑柱外径相同，为30mm。

所述的螺母为普通外六角螺母，螺母内孔直径与支撑体外径相同，为30mm。

所述的顶板为矩形钢板，长210mm，宽40mm，厚10mm，顶板内开设有5个直径为30mm的柱形孔，孔深5mm。

所述的微型压力传感器为BW型箔式微型压力传感器，外形为圆柱体，直径30mm，高10mm，传感器有引线接出，可连接至微机，测读压力数值。

本发明的有益技术效果是：

本发明实现了相似材料模拟试验中液压支架从原型到模型的转化，基本实现了原型液压支架的工程特点，制造工艺简单，可适用于相似材料模拟试验中不同厚度煤层回采工作面；通过安装在支架顶板上的微型压力传感器记录支架-围岩相互作用的压力数据，并用微机在线监测保存，从而对矿压规律进行模拟研究；解决了原型液压支架在相似材料模拟过程中的支架模型制作工艺复杂、应用不广泛的问题。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的左视图；

图4为本发明的使用状态图；

其中，1—底座，2—柱腔，3—螺母，4—支撑柱，5—顶板，6—微型压力传感器，7—微型压力传感器引线。

具体实施方式

本发明提供了一种相似材料模拟试验支架，为了使本发明的目的、技术方案以及优点更清楚、明确，以下将结合附图与具体实施例对本发明进一步详细说明。

如图1、图2和图3所示，一种相似材料模拟试验支架，包括底座1、柱腔2、支撑柱4、螺母3、顶板5和微型压力传感器6。底座1和顶板5均为矩形钢板，顶板5中开设若干柱形孔，放置微型压力传感器6；底座1上焊接有等腰梯形体柱腔2，内有圆柱形孔，孔壁有螺纹；支撑柱4为柱形螺栓，下端依靠螺纹啮合嵌入柱腔2内，上端与顶板5焊接；螺母3旋套在支撑柱4上，紧贴柱腔2。