[发明专利]一种采空区顶板破断模拟试验装置

权利要求书

1.一种采空区顶板破断模拟试验装置，其特征在于，包括液压伺服加载系统、声发射监测系统、液压伺服加载器、平台底座、侧向加载板、侧向加载系统、顶部可变尺寸压板、顶部固定尺寸压板、顶部加载板、高度可调声发射探头固定片、弹性基础约束板、螺杆、钢珠；所述液压伺服加载系统采用位移控制加载方式，试验中岩板的竖向加载力，由加载设备内部的数据采集系统自动实时完成；所述顶部加载板的上端面与液压伺服加载器相连，下端面通过与分布在岩板上加载面上的钢珠接触向岩板传递均布载荷，用以模拟垂直地应力；所述顶部可变尺寸压板和顶部固定尺寸压板统称为顶部压板，顶部压板与四根竖向螺杆相连，与岩板上端面四周边界相接触，通过改变压板的布置方式及形状来实现岩板的不同边界支承条件，通过拧紧螺杆上的螺母实现压板对岩板上端面边界的约束；所述侧向加载系统由液压千斤顶和侧向加载固定器组成，液压千斤顶通过侧向加载固定器与侧向加载板相接触，液压千斤顶工作时，侧向加载板与岩板左右端面接触加载，用以模拟侧向构造应力对地层的加载作用；所述侧向加载板与横向四根螺杆相连接，用螺母固定，可以左右移动来实现对不同长度岩板的加载；所述弹性基础约束板与两块侧向加载板共同将弹性基础固定在平台底座上；所述高度可调声发射固定片下部与弹性基础约束板相连，上部可对声发射探头进行固定，声发射探头通过数据线与声发射监测系统相连接；整个岩板下端面边界四周由弹性基础支撑，上端面由压板进行约束，由顶部加载板和钢珠施加垂直应力，左右侧端面由侧向加载板施加侧向水平应力。

2.根据权利要求1所述的一种采空区顶板破断模拟试验装置，其特征在于，所述顶部加载板上还包括一个可拆卸的且能与液压伺服加载器相接触配合的曲面块，可以根据试验需要更换不同尺寸的顶部加载板。

3.根据权利要求1所述的一种采空区顶板破断模拟试验装置，其特征在于，所述顶部加载板与框形顶部压板密切配合，将钢珠放在封闭的纱网袋内均匀平铺在顶部压板与岩板上端面所形成的加载面内。

4.根据权利要求1所述的一种采空区顶板破断模拟试验装置，其特征在于，所述顶部可变尺寸压板为前后固定的两个压块和左右可移动的两个压块组成的框形板，可对不同长度、不同厚度岩板的边界进行约束；所述顶部固定尺寸压板为整体式框形板，可对单一长度、不同厚度岩板的边界进行约束。

5.根据权利要求1所述的一种采空区顶板破断模拟试验装置，其特征在于，所述高度可调声发射固定片上包括三个圆柱孔，可随岩板厚度的变化而调整圆柱孔的高度，使声发射探头始终密贴在岩板端面的中部。

6.根据权利要求1所述的一种采空区顶板破断模拟试验装置，其特征在于，所述弹性基础上端面与岩板下端面四周边界水平充分接触，岩板前后两侧的支撑宽度为2cm，左右两侧的支撑宽度为2.5cm。