[发明专利]砌体梁结构块体接触面应力分布形态的测试装置

说明书

本发明属于采矿工程顶板控制技术领域；采场顶板岩层发生破断，关键块体之间相互铰接，砌体梁结构关键块体的动态回转运动，目前关于砌体梁结构回转运动接触面的应力分布形态和规律的研究较少，缺乏测试装置，降低了理论应用的准确性，本发明提供一种砌体梁结构块体接触面应力分布形态的测试装置，包括压力机和测试系统，测试系统位于压力机上，两个平行的竖向固定板垂直固定在两个横向固定板上，竖向固定板内侧的回转轴通过卡位环调节两个岩石试件的高度差，在岩石试件接触面设置薄膜应力测试仪，并利用位移传感器检测岩石试件在回转过程中的位移，本发明提高采煤工作面支架工作阻力的准确性和合理性，安全性高，适用性较强。

技术领域

本发明涉及采矿工程顶板控制领域，更具体的说，涉及一种砌体梁结构块体接触面应力分布形态的测试装置。

背景技术

地下煤炭资源开采引起上覆岩层的破断运动，引起采煤工作面矿山压力显现。工作面液压支架作为采场顶板控制的主要载体，科学确定合理地确定其工作阻力是确保矿井安全高效开采的基础。伴随着采煤工作面的向前推进，采场顶板岩层发生破断，关键块体之间相互铰接并以砌体梁结构的形式发生回转运动，并最终形成稳定的砌体梁结构。与此同时，砌体梁结构关键块体的动态回转运动，形成了采煤工作面的顶板来压过程。因此，掌握关键块体的动态运动规律，以确定合理的支架工作阻力，对科学控制采场顶板具有重要意义。然而，目前关于砌体梁结构关键块体回转运动过程中接触面挤压应力分布形态及其变化规律的研究较少，同时也缺乏相应的测试装置，尚不能准确表征砌体梁结构关键块体在回转运动过程中的受力状态及其变化规律，由此造成相关砌体梁结构铰接块体的稳定性计算存在误差，也降低了理论应用于现场顶板控制实践的准确性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种砌体梁结构块体接触面应力分布形态的测试装置，该发明提高采场顶板控制的准确性及高效性。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种砌体梁结构块体接触面应力分布形态的测试装置，包括压力机和测试系统，测试系统位于压力机的加载横梁下方，包括底座和岩石试件的固定架，底座开设若干底座限位孔，底座限位孔分为两组平行分布；固定架设置在底座的上表面，包括两个竖向固定板和两个横向固定板，两个竖向固定板竖直平行放置，两个竖向固定板分别垂直固定于两个横向固定板的中央，两个横向固定板通过定位螺栓固定于底座上表面，且两个横向固定板的边缘平行，横向固定板开设若干固定板限位孔，固定板限位孔的间距与底座限位孔间距相同，两个横向固定板的间距D通过定位螺栓穿过不同位置的固定板限位孔和底座限位孔调节；两个竖向固定板的内侧沿竖直方向设置若干等间距分布的卡位环，卡位环分为两列，分别位于竖向固定板的竖直边缘处，两个竖向固定板的内侧均水平设置回转轴，回转轴的两端分别穿过竖向固定板两端处于同一水平高度的卡位环，回转轴的高度通过插入竖向固定板的不同高度的卡位环调节，并在每个回转轴上焊接两个试件支架，试件支架位于回转轴两端的卡位环之间；第一岩石试件和第二岩石试件分别放置在两个回转轴的试件支架上，在两个岩石试件之间的接触面设置薄膜应力测试仪；第一岩石试件底部连接测试第一岩石试件下沉位移的位移传感器，加载横梁底部的岩石块体加载盘紧贴在第一岩石试件顶部，压力机加压通过岩石块体加载盘挤压第一岩石试件。

进一步，底座限位孔为通孔。

进一步，卡位环为两端水平且中部凸起的Ω型，两端通过焊接或螺栓固定于竖向固定板内侧。

进一步，薄膜应力测试仪和位移传感器分别与计算机连接，并将所测数据传输至计算机。

进一步，薄膜应力测试仪位于第二岩石试件或第一岩石试件的接触面。

进一步，试件支架包括角钢和合页，合页焊接在角钢的外侧，合页的转轴处焊接在回转轴上。

综上所述，发明具有以下有益效果：