[发明专利]相似模拟实验材料的铺设装置和使用方法

说明书

本发明提出一种相似模拟实验材料的铺设装置和使用方法，铺设装置包括：相似模拟实验台架以及设置在相似模拟实验台架内的液压推移千斤顶、导向横梁、挤压横梁、两根平行设置的导向轨道、固定梁和盖板；液压推移千斤顶位于导向轨道的上方，盖板位于导向轨道的下方，导向轨道用于盖板和导向横梁移动；导向横梁与挤压横梁连接固定，固定梁与导向横梁对应平行设置，液压推移千斤顶的两端分别连接固定梁和导向横梁，固定梁的两端分别设有连接孔，固定梁的两端分别通过连接孔与两根导向轨道连接固定。本发明解决了传统的垂直敲打、振动对下部已铺设岩层强度、厚度产生影响的问题，通过设计新的铺设装置使铺设过程不会对已铺设好的本层岩体及下部岩层产生影响。

技术领域

本发明涉及煤炭领域，尤其涉及一种相似模拟实验材料的铺设装置和使用方法。

背景技术

相似材料模拟试验是以现场工程地质条件为基础，采用相似理论、因次分析等方法在实验室模拟再现工程现场的一种技术手段，广泛应用于采矿工程、岩土工程等工程技术领域。实验室相似材料与工程现场岩体材料在几何尺寸、密度、强度等的相似性直接决定相似模拟试验的成败。

目前，相似模拟试验的材料铺设、压实主要采用人工或振动机械完成，例如山东科技大学提出了一种用于相似材料模拟试验的自动铺料装置及其使用方法(ZL201510889401.1)，通过振动电机进行相似材料的铺设与振实；中国矿业大学(北京)提出了一种可模拟倾斜岩层的全自动相似模拟试验装置及方法(ZL201510689917.1)，能够实现相似材料的自动铲平、捣实等自动化铺设。上述相似材料铺设方法在一定程度上实现了相似材料铺设的自动化，降低了人工劳动强度，但存在以下问题：

(1)由于大型三维相似模拟试验台在三个方向的尺寸均较大，传统相似材料的铺设、压实方法很难保证铺设岩层的厚度均匀、强度一致、层面平整；

(2)现有相似模拟材料主要采用振动方法(振动台或人工敲打)进行相似材料的压实，这种方法不仅会对本层岩层进行压实，还会对已经压实的岩层产生二次振动压缩影响，导致铺设岩层的几何尺寸、力学参数与工程现场不符，严重影响相似模拟试验结果的可靠性；

(3)现有相似模拟材料铺设方法难以直接实现带倾角岩层的铺设，一般先将岩层铺设为水平岩层，然后再将实验台倾斜一定角度，从而实现倾斜岩层的模拟。由于大型三维相似模拟实验台尺寸、重量等均较大，难以采用这种方法实现倾斜岩层的铺设。

发明内容

基于以上问题，本发明提出一种相似模拟实验材料的铺设装置和使用方法，解决了传统的垂直敲打、振动对下部已铺设岩层强度、厚度产生影响的问题，通过设计新的铺设装置使铺设过程不会对已铺设好的本层岩体及下部岩层产生影响。

本发明提出一种相似模拟实验材料的铺设装置，包括：

相似模拟实验台架以及设置在相似模拟实验台架内的液压推移千斤顶、导向横梁、挤压横梁、两根平行设置的导向轨道、固定梁和盖板；

液压推移千斤顶位于导向轨道的上方，盖板位于导向轨道的下方，导向轨道用于盖板和导向横梁移动；

导向横梁与挤压横梁连接固定，固定梁与导向横梁对应平行设置，液压推移千斤顶的两端分别连接固定梁和导向横梁，固定梁的两端分别设有连接孔，固定梁的两端分别通过连接孔与两根导向轨道连接固定，两个连接孔分别与两根导向轨道连接的两个固定点为液压推移千斤顶提供两个固定支点。

此外，所述装置还包括可伸缩固定标尺，可伸缩固定标尺的两端分别设有顶部固定孔和底部导向轨道固定孔，可伸缩固定标尺通过顶部固定孔和底部导向轨道固定孔分别与相似模拟实验台架和导向轨道连接固定。

此外，可伸缩固定标尺上设有标尺长度调整固定孔，用于调整和固定可伸缩固定标尺的长度。

此外，所述装置包括两个可伸缩固定标尺，每一个可伸缩固定标尺的两端分别与相似模拟实验台架和导向轨道连接固定。