[发明专利]一种采空区顶板破断模拟试验装置

摘要

本发明专利属于煤矿采空区上部岩层控制及灾害防治领域，具体涉及一种主要用于模拟分析不同厚度(长度)、不同强度以及不同边界支承条件下采空区顶板破断模拟的试验装置。平台底座两端有通过侧向加载固定器与液压千斤顶相连的侧向加载板；测试岩板中部四周同一水平方向上分布有声发射监测点，声发射监测点与声发射监测系统连接；测试岩板的上端面有顶部压板进行约束固定，有顶部加载板进行加载；测试岩板的下端面有固定在平台底座的弹性基础进行支撑；顶部加载板与液压伺服加载器连接，由液压伺服加载系统进行加载控制。本发明结构简单，原理科学，维护方便，监测数据准确，通过模拟分析采空区顶板的破坏特征及破断机理，为保证采空区顶板移动的安全控制，煤矿的正常开采提供试验数据。

主权项

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。