[实用新型]煤层开采的可视化组合块体物理相似模拟实验装置

说明书

本实用新型公开了一种煤层开采的可视化组合块体物理相似模拟实验装置，包括在实验箱体中设有的模型外刚性框架，模型外刚性框架中设有由若干个倾斜布置的可视化监测块体构成的模拟岩层，在模型外刚性框架上设有对模拟岩层的施加压力的加载系统，可视化监测块体底部通过可变角度衍架支撑；通过加载系统施加垂直向下的压力，通过可视化监测块体将压力传感器的采集数据传递至计算机终端，得到可视化监测块体在不同面的结构变化，得出可视化监测块体移动位置变化，模拟出整体岩层变形后的空间形态。本装置能够缩短实验周期，实现实验材料回收重复利用，实现空间三维精确定位与应力测试功能，最终实现采场空间应力、位移模拟可视化动态监测。

技术领域

本实用新型涉及一种矿山煤层开采实验装置，特别是一种煤层开采的可视化组合块体物理相似模拟实验装置。

背景技术

在矿山压力与岩层控制的研究过程中，传统的物理相似材料模拟实验使用的实验材料存在一些问题。比如，在实验过程中，现有物理模拟材不可视，导致很难监测材料内部的变形和应力参数，特别是对采场空间围岩结构的研究方面存在较大困难。而且实验周期长，准备工作量大，耗时耗力。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种可适应多比例物理相似模拟实验的可视化组合块体。

本实用新型是通过下述技术方案来实现的。

一种煤层开采的可视化组合块体物理相似模拟实验装置，包括一个实验箱体，在实验箱体中设有模型外刚性框架，模型外刚性框架中设有由若干个倾斜布置的可视化监测块体构成的模拟岩层，在模型外刚性框架上设有对模拟岩层的施加压力的加载系统，可视化监测块体底部通过可变角度衍架支撑；通过加载系统施加垂直向下的压力，通过可视化监测块体将压力传感器的采集数据传递至计算机终端，得到可视化监测块体在不同面的结构变化，得出可视化监测块体移动位置变化，模拟出整体岩层变形后的空间形态。

对于上述技术方案，本实用新型还有进一步优选的方案：

进一步，所述可视化监测块体包括矩形结构的块体内部骨架，在块体内部骨架的六个面上分别设有表面承载板，在表面承载板与块体内部骨架相接触面上设有压力传感器。

进一步，所述承载板与内部骨架之间留有间隙。

进一步，可视化监测块体除顶底板外的各个面采用透明材料进行封闭。

进一步，所述可视化监测块体形状为长方体，若干个可视化监测块体相互平行分布，且沿模型外刚性框架内部呈45～60°布置°

进一步，若干个可视化监测块体通过内置磁片产生磁力相互连接，所述可视化监测块体的磁片大小或多少分布按照其不同层位、区域粘结力大小不同在组装前可调。

进一步，所述磁片大小范围占可视化监测块体面积的1/3到2/3，磁片大小以不大于承载板面积的2/3为准。进一步，若干个可视化监测块体的分布按照模拟岩层距离煤层距离底部可变角度衍架越远可视化监测块体体积越大设置。

进一步，所述可变角度衍架倾角可调，变化范围在0～60°。

进一步，所述加载系统中的油缸设为阵列形式，每台液压油缸可单独控制，加载力可达到3.75MPa。

本实用新型可视化块体不光能够缩短实验周期，实现实验材料回收重复利用，更重要的是具有空间三维精确定位与应力测试功能，最终实现采场空间应力、位移模拟可视化动态监测。可视化块体物理模拟实验装置是一种集模拟材料、监测手段以及数据分析于一身的多功能实验体系，很大程度促进了物理相似模拟的发展。本装置能够缩短实验周期，实现实验材料回收重复利用，实现空间三维精确定位与应力测试功能，最终实现采场空间应力、位移模拟可视化动态监测。

附图说明