[发明专利]一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式相似模拟试验架

说明书

技术领域

本发明属于岩层倾角与加载模拟实验技术，尤其涉及一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式相似模拟试验架。

背景技术

相似模拟试验可以完成岩土工程和采矿工程中实验室尺度的巷道(或隧道)变形破坏机理、岩层运移特征、原岩应力监测等方面的研究。目前，国内所拥有的相似模拟试验平台有如下特点和缺点：

1）使用各种相似模型材料，但大多试验平台尺寸固定，无法实现在任意位置垂直加载载荷。

2）整体钢架组合形式笨重，搭建倾斜模型时需对试验台底部垫高来使试验台倾斜。这样的做法不仅浪费大量人力、不够便捷，并且由于没有防倒塌装置容易使试验台在搭建过程中重心不稳倒塌，造成人员伤亡和实验的失败。

3）功能单一。普通试验台由于构造简单，因此不具备材料铺层测平和角度测量的功能。因人工操作而造成倾角不够准确，材料铺层不平对实验结果会有一定误差。

发明内容：

本发明要解决的技术问题：提供一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式相似模拟试验架，以解决现有技术相似模拟试验台存在的劳动量大、程序繁琐、安全性不高、功能单一、测量误差大等技术问题。

本发明技术方案：

一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式相似模拟试验架，它包括固定底座，固定底座的平台上设置有可倾斜机架，固定底座左右两端固定有移动加载板竖直滑轨;移动加载板两端固定有滑块，滑块安装在移动加载板竖直滑轨内。

固定底座的平台通过底座支架固定连接；底座支架固定在固定底座上。

测角仪安装在固定底座平台与可倾斜机架的连接处；可倾斜机架与固定底座平台的连接处为铰接。

固定底座平台与可倾斜机架活动端之间设置有千斤顶。

右侧移动加载板竖直滑轨上平行固定有水平激光仪竖直滑轨；水平激光仪竖直滑轨内安装有水平激光仪。

移动加载板包括上底板和下底板，上底板与塔吊连接；上底板与下底板之间通过液压缸连接。

本发明的有益效果：

本发明结构设计合理，操作简便，精度高且安全性好，能够按试验的要求随时调整角度(8°~45°)。能够对不同倾角的煤层和岩层进行材料相似模拟试验，通过观察和测量，来研究真实地下开采过程中的矿压显现规律，有利于对地下开采过程进行有效的支护，为地下开采工作的安全施工提供保障。

本发明中可倾斜机架的移动由机械操作，无需人工搬移，节省人力。千斤顶不仅可以移架，也可起到防止倒架的作用。设置测角仪，可使可倾斜机架的倾斜角度更加精准。设置水平激光仪装置，使相似材料的铺填厚度和平整度更加准确，使模型和现实的地质情况更接近。水平激光仪可随意拆卸，方便水平激光仪的保护和使用。

本发明中使用小型塔吊实现移动加载板垂直往复运动，达到预期位置用螺栓予以固定，通过液压缸给予煤岩层施加压力，最终实现垂直施加应力或者载荷；操作简单且安全；解决了现有技术相似模拟试验台存在的劳动量大、程序繁琐、安全性不高、功能单一、测量误差大等技术问题。

附图说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明右侧结构示意图；

图中：1-固定底座；2-底座支架；3-可倾斜机架；4-测角仪；5-千斤顶；6-螺孔；7-移动加载板竖直滑轨；8-水平激光仪竖直滑轨9-液压缸；10-塔吊；11-煤岩层；12-螺栓；13-移动加载板螺栓固定处；14-转轴；15-激光灯；16-刻度盘；17-移动加载板；18-水平激光仪；19-千斤顶底座。

具体实施方式：

一种集煤岩层倾角与加载位置可调节式相似模拟试验架，它包括固定底座1，固定底座1的平台上设置有可倾斜机架3，固定底座1左右两端固定有移动加载板竖直滑轨7；移动加载板17两端固定有滑块，滑块分别安装在移动加载板竖直滑轨7内。

固定底座1的平台通过底座支架2固定连接；底座支架2固定在固定底座1上。

测角仪4安装在固定底座1平台与可倾斜机架3的连接处；可倾斜机架3与固定底座1平台的连接处为铰接。

固定底座1平台与可倾斜机架3活动端之间设置有千斤顶5。，当需要不同倾角的煤岩层时，可以通过操作千斤顶5来抬升可移动支架煤岩层倾角；

右侧移动加载板竖直滑轨7上平行固定有水平激光仪竖直滑轨8；水平激光仪竖直滑轨8内安装有水平激光仪18。水平激光仪18包括滚轮、转轴14和激光灯15以及刻度盘16；刻度盘指针用来指示煤岩层倾角，转轴使激光灯15和刻度盘16指针指向同一倾角，实验者可根据激光灯指示进行铺设煤、岩层，有利于实验时保持煤、岩层埋藏厚度一致

移动加载板17包括上底板和下底板，上底板与塔吊10连接；上底板与下底板之间通过液压缸9连接；滑块与左右侧竖直滑轨滑动连接，滑块沿左右侧竖直滑轨由塔吊10吊起做垂直往复运动，达到预期位置用螺栓予以固定，通过液压缸给予煤岩层施加压力。