[发明专利]三向加载三维相似模拟试验开挖系统及方法

摘要

本发明公开了一种三向加载三维相似模拟试验开挖系统及方法，该系统包括控制系统、开挖装置、支护系统和排渣系统；开挖装置设有包括切割刀盘且往返移动的开挖头，开挖机架两端设有检测开挖头位置用的位置检测装置；支护系统连接在开挖系统的后端，支护系统由多个呈并列的支护单元组成，支护单元设有竖向顶升结构和水平推拉结构，以用于形成支护单元的临时固定和开挖系统推移；排渣系统用于通过负压吸附方式将渣土排出工作面。开挖方法基于开挖系统实施动力开挖。本发明的有益效果是，开挖系统结构简单，且可方便、可靠运用于模拟系统；开挖方法为研究三向加载条件下覆岩应力分布等动态变化等过程提供了便利；同时为模拟研究巷道布置及支护提供了可行的解决方法。

主权项

1.一种三向加载三维相似模拟试验开挖系统，用于在三向加载条件下对大型三维相似模拟试验箱内的试件进行机械式开挖，其特征在于，包括由控制系统进行控制的开挖装置（100）、支护系统（200）和排渣系统（300）；所述开挖装置（100）通过长条形开挖机架（110）设有可往返移动的开挖头（120），开挖头（120）设有用于对试件形成旋转切割的切割刀盘（121），切割刀盘（121）悬伸在开挖机架（110）前端，切割刀盘（121）的下母线位于开挖机架（110）的底平面内，切割刀盘（121）的上母线不低于开挖机架（110）的顶面，开挖机架（110）两端设有检测开挖头（120）位置用的位置检测装置；所述控制系统通过所述位置检测装置获得开挖头（120）的位置信号；所述支护系统（200）连接在所述开挖装置（100）的后端，支护系统（200）由多个呈并列设置的支护单元（210）组成，支护单元（210）设有竖向顶升结构和水平推拉结构，竖向顶升结构用于形成支护单元（210）的临时固定，水平推拉结构用于推移所述开挖装置（100），以及形成支护单元（210）随所述开挖装置（100）的跟进；所述排渣系统（300）用于通过负压吸附方式将开挖过程中形成的渣土排出工作面；所述开挖头（120）与开挖机架（110）之间设有用于驱动开挖头（120）往返移动的开挖头驱动装置；开挖机架（110）的断面呈具有水平开口的矩形框架结构；所述开挖头（120）通过开挖电机座（122）设有开挖电机（123），开挖电机（123）用于驱动所述切割刀盘（121）转动，开挖电机座（122）设在所述开挖机架（110）的框架内；所述开挖头驱动装置设在开挖机架（110）与开挖电机座（122）之间；所述开挖头驱动装置包括驱动电机（124），驱动电机（124）与所述开挖头（120）形成固定连接；所述开挖电机（123）和驱动电机（124）均呈L形，开挖电机（123）和驱动电机（124）的两个L形布设方向一致并相互靠近。