[发明专利]一种巷道围岩破坏与支护模拟装置及其实验方法

权利要求书

1.一种巷道围岩破坏与支护模拟装置，包括底座、厚壁圆筒体、反力架、取芯装置、柔性加载装置、加压装置、高速静态应变仪和声发射监测仪，所述厚壁圆筒体固定设置在底座的上侧，所述反力架位于厚壁圆筒体的上方且其底端与底座固定焊接，所述加压装置搭载在反力架的中部，所述取芯装置和柔性加载装置对称设置在厚壁圆筒体的两侧且均与底座固定连接，其特征在于，所述加压装置用于施压及改变巷道受压方向，所述柔性加载装置用于支护及变更支护位置。

2.根据权利要求1所述的一种巷道围岩破坏与支护模拟装置，其特征在于，所述加压装置由设置在反力架上的千斤顶组和被其所驱动的施压板以及侧板构成，其中所述千斤顶组进一步由主液压千斤顶和副液压千斤顶构成，所述施压板安装在主液压千斤顶的输出端上，所述副液压千斤顶的输出端上均活动连接有顶杆，所述顶杆的远端均与侧板铰接，两个所述侧板则分别铰接在施压板的两侧。

3.根据权利要求1所述的一种巷道围岩破坏与支护模拟装置，其特征在于，所述取芯装置由设置在底座上的移动滑台和搭载在移动滑台上的钻攻电机构成，所述钻攻电机的输出端上安装有一取芯钻头，所述移动滑台进一步包括驱动电机、固定滑轨以及滑块，其中所述固定滑轨内通过轴承转动连接有一丝杆，所述驱动电机的输出端与丝杆固定连接，所述丝杆可螺纹驱动滑块在固定滑轨上滑动。

4.根据权利要求1所述的一种巷道围岩破坏与支护模拟装置，其特征在于，所述柔性加载装置由设置在底座上的气动滑台以及受其驱动的支护主杆和加压气泵构成，其中所述支护主杆的周壁上均匀分布有膨胀气囊，所述加压气泵通过气压分流器和输气管分别与各膨胀气囊相连通，所述输气管上均设置有排气电磁阀。

5.根据权利要求1所述的一种巷道围岩破坏与支护模拟装置，其特征在于，所述厚壁圆筒体的两侧对应取芯装置和柔性加载装置设置有芯槽，所述芯槽的两侧分别设置有插槽，相邻所述插槽之间嵌设有封堵板。

6.根据权利要求1所述的一种巷道围岩破坏与支护模拟装置，其特征在于，所述高速静态应变仪，用于监测厚壁圆筒体的应变，高速静态应变仪的应变片安装在厚壁圆筒体的筒壁上。

7.根据权利要求1所述的一种巷道围岩破坏与支护模拟装置，其特征在于，所述声发射监测仪，用于监测模拟材料的AE时间，声发射监测仪的传感器设置在厚壁圆筒体的筒壁上。

8.一种巷道围岩破坏与支护模拟装置的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

(8.1)、主液压千斤顶和副液压千斤顶收缩至最短状态，将模拟材料从厚壁圆筒体上方进行倾倒，达到标高后，主液压千斤顶对模拟材料加载压力，当加载到预定载荷时，模拟材料将重新咬合固定；

(8.2)、抽出厚壁圆筒体两侧的封堵板，由驱动电机带动丝杆驱动滑块，钻攻电机进行钻攻作业，直至在模拟材料内开凿出芯体槽，取出芯体，自然形成巷道模拟空间；

(8.3)、气动滑台推动支护主杆进入模拟空间内，依据实验要求，由加压气泵和气压分流器调整部分膨胀气囊充气，膨胀气囊内置有测压仪探头，不同的气压值能够模拟支护强度；

(8.4)、千斤顶组进一步加载模拟材料，逐级或连续加载，模拟不同支护条件和轴向压力作用下的巷道受力状态，并通过高速静态应变仪、声发射监测仪和摄像拍照的方式记录巷道围岩的破坏程度。