一種反演煤層底板突水的試驗(yàn)裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于模擬煤層底板突水的試驗(yàn)裝置及其方法，可有效解決模擬煤層底板突水過程中承壓水的作用，演示導(dǎo)水通道的形成過程并收集相關(guān)數(shù)據(jù)的問題，技術(shù)方案是，包括實(shí)驗(yàn)架和頂部加載系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)架的下部內(nèi)裝有水平的儲水加載板，實(shí)驗(yàn)架的外部裝有拆卸式的擋板，儲水加載板和擋板之間的實(shí)驗(yàn)架內(nèi)部構(gòu)成用于容納模擬材料的實(shí)驗(yàn)空間，底梁上裝有底部加載系統(tǒng)，儲水加載板的上表面均布有連通實(shí)驗(yàn)空間和其內(nèi)腔的出水孔，下表面均布有與其內(nèi)腔相連通的注水孔，注水孔上裝有自由端伸入水槽內(nèi)水體的注水管道，本發(fā)明不但解決了壓力變化難以控制的問題，更起到水力沖刷滲透作用，是模擬煤層底板突水試驗(yàn)裝置上的創(chuàng)新。
【專利說明】一種反演煤層底板突水的試驗(yàn)裝置及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模擬試驗(yàn)裝置，特別是一種用于模擬煤層底板突水的試驗(yàn)裝置及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002]相似試驗(yàn)是以相似理論為基礎(chǔ)的模型試驗(yàn)技術(shù)，利用事物或現(xiàn)象間存在的相似或類似等特征來研究自然規(guī)律，適用于那些難以用理論分析方法獲取結(jié)果的研究領(lǐng)域。采場底板失穩(wěn)破壞引發(fā)突水的過程實(shí)質(zhì)上是在采動礦壓和水壓共同作用下，導(dǎo)升帶與采動破壞帶相連進(jìn)而形成導(dǎo)水通道的演變過程。由于底板突水問題的特殊性，人們不可能在現(xiàn)場觀察到底板突水的破壞過程，而理論分析過程中對許多因素做了大量簡化。鑒于相似試驗(yàn)具有直觀性強(qiáng)、靈活性好、效率高、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，對帶壓開采底板突水過程進(jìn)行物理模擬，可以形象揭示底板隔水層裂隙生長、發(fā)育、貫通，并最終形成導(dǎo)水通道的動態(tài)過程。
[0003]中國礦業(yè)大學(xué)、西安煤科院等單位先后開展底板突水的相似試驗(yàn)。對于此試驗(yàn)的難點(diǎn)是對底板承壓水的模擬，前人有用彈簧、橡膠塊、水囊等替代承壓水，這些替代物的缺點(diǎn)是被動施壓，由于采動影響壓力一旦釋放就不能持續(xù)施壓導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果與事實(shí)不符，另外模擬不到水力的沖刷滲透作用。有部分學(xué)者研制了直接用水力代替承壓水的裝置，雖然起到了沖刷滲透的作用，但由于外界施加的水壓保持一致，而事實(shí)是承壓水導(dǎo)升以后導(dǎo)致水壓的變化，如果繼續(xù)保持水壓的不變就會致使形成的導(dǎo)水通道失真。
[0004]由此可見，現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置有待于更進(jìn)一步的改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種用于模擬煤層底板突水的試驗(yàn)裝置及其方法，可有效解決模擬煤層底板突水過程中承壓水的作用，演示導(dǎo)水通道的形成過程并收集相關(guān)數(shù)據(jù)的問題。
[0006]本發(fā)明解決的技術(shù)方案是:
一種反演煤層底板突水的試驗(yàn)裝置，包括實(shí)驗(yàn)架和頂部加載系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)架是由底梁、頂梁底梁和裝在底梁、頂梁之間的豎梁構(gòu)成的方形框架結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)架的下部內(nèi)裝有水平的儲水加載板，實(shí)驗(yàn)架的外部裝有拆卸式的擋板，儲水加載板和擋板之間的實(shí)驗(yàn)架內(nèi)部構(gòu)成用于容納模擬材料的實(shí)驗(yàn)空間，實(shí)驗(yàn)架的頂梁裝有頂部加載系統(tǒng)，底梁上裝有底部加載系統(tǒng)，底部加載系統(tǒng)是由豎直裝在實(shí)驗(yàn)架的底梁上的多個第一液壓缸構(gòu)成的，第一液壓缸的活塞桿與儲水加載板固定在一起，構(gòu)成儲水加載板在第一液壓缸活塞桿的推動下沿實(shí)驗(yàn)空間上下滑動的活動結(jié)構(gòu)，第一液壓缸的缸體經(jīng)管道與液壓控制臺相連，所述的儲水加載板為中空結(jié)構(gòu)，儲水加載板的上表面均布有連通實(shí)驗(yàn)空間和其內(nèi)腔的出水孔，下表面均布有與其內(nèi)腔相連通的注水孔，注水孔上裝有自由端伸入水槽內(nèi)水體的注水管道，每條注水管道上均裝有與水壓控制臺相連的增壓水泵，液壓控制臺和水壓控制臺分別與計(jì)算機(jī)相連。
[0007]所述的實(shí)驗(yàn)空間內(nèi)裝有模擬材料，壓力盒、位移計(jì)和孔隙水壓力傳感器分別置于模擬材料內(nèi)，壓力盒、位移計(jì)和孔隙水壓力傳感器分別經(jīng)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)收集設(shè)備相連。
[0008]一種基于權(quán)利要求1所述試驗(yàn)裝置的反演煤層底板突水的方法，包括以下步驟: O針對所要模擬的具有突水危險(xiǎn)性的工作面，回采前在承壓水層上部沿工作面推進(jìn)方向埋若干水壓力傳感器；工作面推進(jìn)過程中，水壓力傳感器采集到的不同位置的水壓數(shù)據(jù)；
2)將水壓力傳感器采集到的不同位置的水壓數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理軟件處理后，現(xiàn)場的水壓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為試驗(yàn)需要的待用數(shù)據(jù)；
3)安裝試驗(yàn)裝置，所述的試驗(yàn)裝置包括實(shí)驗(yàn)架和頂部加載系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)架是由底梁、頂梁底梁和裝在底梁、頂梁之間的豎梁構(gòu)成的方形框架結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)架的下部內(nèi)裝有水平的儲水加載板，實(shí)驗(yàn)架的外部裝有拆卸式的擋板，儲水加載板和擋板之間的實(shí)驗(yàn)架內(nèi)部構(gòu)成用于容納模擬材料的實(shí)驗(yàn)空間，實(shí)驗(yàn)架的頂梁裝有頂部加載系統(tǒng)，底梁上裝有底部加載系統(tǒng)，底部加載系統(tǒng)是由豎直裝在實(shí)驗(yàn)架的底梁上的多個第一液壓缸構(gòu)成的，第一液壓缸的活塞桿與儲水加載板固定在一起，構(gòu)成儲水加載板在第一液壓缸活塞桿的推動下沿實(shí)驗(yàn)空間上下滑動的活動結(jié)構(gòu)，第一液壓缸的缸體經(jīng)管道與液壓控制臺相連，所述的儲水加載板為中空結(jié)構(gòu)，儲水加載板的上表面均布有連通實(shí)驗(yàn)空間和其內(nèi)腔的出水孔，下表面均布有與其內(nèi)腔相連通的注水孔，注水孔上裝有自由端伸入水槽內(nèi)水體的注水管道，每條注水管道上均裝有與水壓控制臺相連的增壓水泵，液壓控制臺和水壓控制臺分別與計(jì)算機(jī)相連。
[0009]4)根據(jù)工作面巖層性質(zhì)，確定模擬材料的配比，按確定的配比將各個原料混合在一起，攪拌均勻，等待鋪設(shè)；模擬材料的配比可參照《礦山壓力的相似模擬試驗(yàn)》，根據(jù)巖層性質(zhì)確定配比號，以此確定各分層的各種原料用量；
5)在儲水加載板和擋板之間的的實(shí)驗(yàn)空間內(nèi)鋪設(shè)模擬材料，鋪設(shè)過程中把壓力盒、位移計(jì)和孔隙水壓力傳感器埋在所需收集數(shù)據(jù)的位置，并將壓力盒、位移計(jì)和孔隙水壓力傳感器分別經(jīng)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)收集設(shè)備相連；
6)拆去擋板，等待模擬材料干燥膠結(jié)，作為模擬的底板；
7)模型干燥以后，上部加載系統(tǒng)施加壓力補(bǔ)償未模擬到的部分；
8)開始模擬開挖煤層，同時輸出計(jì)算機(jī)中的待用數(shù)據(jù)分別控制液壓控制臺和水壓控制臺，兩控制臺根據(jù)輸出數(shù)據(jù)，控制增壓水泵及第一液壓缸工作，對模擬的底板施壓，自動調(diào)節(jié)壓力大小，模擬開挖期間，觀察底板破壞過程并通過數(shù)據(jù)收集設(shè)備收集數(shù)據(jù)，模擬開挖位置的時間與計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)時間相對應(yīng)。
[0010]本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特，是一種能夠逼真的模擬出煤層底板突水的裝置，其反演煤層底板突水的方法簡單，自動化控制程度高，液壓裝置與水壓裝置共同作用模擬承壓水，不但解決了壓力變化難以控制的問題，更起到水力沖刷滲透作用。計(jì)算機(jī)軟件的自動化控制更是消除了人力控制的不準(zhǔn)確性，使試驗(yàn)結(jié)果更真實(shí)，是模擬煤層底板突水試驗(yàn)裝置上的創(chuàng)新。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明實(shí)驗(yàn)架的側(cè)視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0014]由圖1、2給出，本發(fā)明一種反演煤層底板突水的試驗(yàn)裝置，包括實(shí)驗(yàn)架和頂部加載系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)架是由底梁2c、頂梁底梁2a和裝在底梁、頂梁之間的豎梁2b構(gòu)成的方形框架結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)架的下部內(nèi)裝有水平的儲水加載板5，實(shí)驗(yàn)架的外部裝有拆卸式的擋板14，儲水加載板5和擋板14之間的實(shí)驗(yàn)架內(nèi)部構(gòu)成用于容納模擬材料12的實(shí)驗(yàn)空間，實(shí)驗(yàn)架的頂梁裝有頂部加載系統(tǒng)3，底梁上裝有底部加載系統(tǒng)，底部加載系統(tǒng)是由豎直裝在實(shí)驗(yàn)架的底梁上的多個第一液壓缸4構(gòu)成的,第一液壓缸4的活塞桿與儲水加載板5固定在一起,構(gòu)成儲水加載板在第一液壓缸活塞桿的推動下沿實(shí)驗(yàn)空間上下滑動的活動結(jié)構(gòu)，第一液壓缸4的缸體經(jīng)管道與液壓控制臺10相連，所述的儲水加載板5為中空結(jié)構(gòu)，儲水加載板的上表面均布有連通實(shí)驗(yàn)空間和其內(nèi)腔的出水孔16，下表面均布有與其內(nèi)腔相連通的注水孔17，注水孔17上裝有自由端伸入水槽8內(nèi)水體8a的注水管道6，每條注水管道6上均裝有與水壓控制臺9相連的增壓水泵7，液壓控制臺10和水壓控制臺9分別與計(jì)算機(jī)11相連。
[0015]為保證使用效果，所述的液壓控制臺10上裝有與各個第一液壓缸4相對應(yīng)的壓力表，觀察方便；
所述的頂部加載系統(tǒng)3是由豎直裝在實(shí)驗(yàn)架的頂梁上的多個第二液壓缸4構(gòu)成的，第二液壓缸4的活塞桿伸入實(shí)驗(yàn)空間，端部上裝有壓板(壓板圖中未給出)；
所述的實(shí)驗(yàn)空間內(nèi)裝有模擬材料2，壓力盒l(wèi)a、位移計(jì)Ib和孔隙水壓力傳感器Ic分別置于模擬材料2內(nèi)，壓力盒l(wèi)a、位移計(jì)Ib和孔隙水壓力傳感器Ic分別經(jīng)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)收集設(shè)備13相連；
所述的實(shí)驗(yàn)架裝在底座18上，起到穩(wěn)定試驗(yàn)架的作用；
所述的液壓控制臺10為市售產(chǎn)品(現(xiàn)有技術(shù))，如揚(yáng)州添爾力機(jī)械廠生產(chǎn)的YKT-100型智能液壓控制臺；所述的水壓控制臺9為市售產(chǎn)品(現(xiàn)有技術(shù))，如廣州三晶電器公司生產(chǎn)的8200型智能水泵控制器；所述的孔隙水壓力傳感器Ic均為市售產(chǎn)品(現(xiàn)有技術(shù))，如長沙三智電子科技有限公司生產(chǎn)的SZX-FXX型的孔隙水壓力傳感器；所述的數(shù)據(jù)收集設(shè)備13為市售產(chǎn)品(現(xiàn)有技術(shù))，如濟(jì)南西格馬公司生產(chǎn)的ASMB2-24型應(yīng)變儀；
一種反演煤層底板突水的方法，包括以下步驟:
O針對所要模擬的具有突水危險(xiǎn)性的工作面，回采前在承壓水層上部沿工作面推進(jìn)方向埋若干水壓力傳感器；工作面推進(jìn)過程中，水壓力傳感器采集到的不同位置的水壓數(shù)據(jù)；
2)將水壓力傳感器采集到的不同位置的水壓數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理軟件處理后，現(xiàn)場的水壓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為試驗(yàn)需要的待用數(shù)據(jù)；所述的經(jīng)數(shù)據(jù)處理軟件能將采掘現(xiàn)場水壓力傳感器采集到的不同位置的水壓數(shù)據(jù)按相似比例(相似比例為依據(jù)相似準(zhǔn)則確定的相似參數(shù)，包括模型幾何相似系數(shù)、時間相似系數(shù)、容重相似系數(shù)等)轉(zhuǎn)化為模型中相對應(yīng)位置的水壓數(shù)據(jù)，并將轉(zhuǎn)化后的待用數(shù)據(jù)輸出給液壓控制臺和水壓控制臺，所述的數(shù)據(jù)處理軟件可使用由上海寶信軟件股份有限公司開發(fā)的iCentroView ；
3)安裝試驗(yàn)裝置，所述的試驗(yàn)裝置包括實(shí)驗(yàn)架和頂部加載系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)架是由底梁2c、頂梁底梁2a和裝在底梁、頂梁之間的豎梁2b構(gòu)成的方形框架結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)架的下部內(nèi)裝有水平的儲水加載板5，實(shí)驗(yàn)架的外部裝有拆卸式的擋板14，儲水加載板5和擋板14之間的實(shí)驗(yàn)架內(nèi)部構(gòu)成用于容納模擬材料12的實(shí)驗(yàn)空間，實(shí)驗(yàn)架的頂梁裝有頂部加載系統(tǒng)3，底梁上裝有底部加載系統(tǒng)，底部加載系統(tǒng)是由豎直裝在實(shí)驗(yàn)架的底梁上的多個第一液壓缸4構(gòu)成的，第一液壓缸4的活塞桿與儲水加載板5固定在一起,構(gòu)成儲水加載板在第一液壓缸活塞桿的推動下沿實(shí)驗(yàn)空間上下滑動的活動結(jié)構(gòu)，第一液壓缸4的缸體經(jīng)管道與液壓控制臺10相連，所述的儲水加載板5為中空結(jié)構(gòu)，儲水加載板的上表面均布有連通實(shí)驗(yàn)空間和其內(nèi)腔的出水孔16，下表面均布有與其內(nèi)腔相連通的注水孔17，注水孔17上裝有自由端伸入水槽8內(nèi)水體8a的注水管道6，注水管道6穿過實(shí)驗(yàn)架上的預(yù)留口 15伸入液面以下，每條注水管道6上均裝有與水壓控制臺9相連的增壓水泵7，液壓控制臺10和水壓控制臺9分別與計(jì)算機(jī)11相連。
[0016]4)根據(jù)工作面巖層性質(zhì)，確定模擬材料12的配比，按確定的配比將各個原料混合在一起，攪拌均勻，等待鋪設(shè)；模擬材料12的配比可參照《礦山壓力的相似模擬試驗(yàn)》，根據(jù)巖層性質(zhì)確定配比號，以此確定各分層的各種原料用量，如其中一層中粒砂巖厚3.2cm,根據(jù)巖層確定配比號為537，總重為24Kg，材料用量為砂18Kg，碳酸鈣3Kg，石膏3Kg，水
2.67Kg，硼砂 16.7g ；
5)在儲水加載板5和擋板14之間的的實(shí)驗(yàn)空間內(nèi)鋪設(shè)模擬材料，鋪設(shè)過程中把壓力盒l(wèi)a、位移計(jì)Ib和孔隙水壓力傳感器Ic埋在所需收集數(shù)據(jù)的位置，并將壓力盒l(wèi)a、位移計(jì)Ib和孔隙水壓力傳感器Ic分別經(jīng)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)收集設(shè)備13相連；
6)拆去擋板，等待模擬材料干燥膠結(jié)，作為模擬的底板；
7)模型干燥以后，上部加載系統(tǒng)施加壓力補(bǔ)償未模擬到的部分，由于模型架的高度有一定的限制，有時模型模擬不到地表，對于未模擬到的部分上部加載系統(tǒng)施加壓力給予補(bǔ)償；
8)開始模擬開挖煤層，計(jì)算機(jī)用數(shù)據(jù)傳輸線分別與液壓控制臺、水壓控制臺相連，模擬開挖位置的時間與計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)時間相對應(yīng)，保證模擬開挖到的位置有相應(yīng)的壓力施力口，隨著模型開挖的進(jìn)行，計(jì)算機(jī)在相應(yīng)時間內(nèi)輸出處理過的數(shù)據(jù)到兩個控制臺，分別控制液壓控制臺10和水壓控制臺9根據(jù)輸出數(shù)據(jù)，控制增壓水泵7及第一液壓缸4工作，壓水泵7經(jīng)注水管道6依次通過注水孔和出水孔，對模擬的底板進(jìn)行注水加壓，起到水力沖刷滲透的作用，第一液壓缸4的活塞桿伸出，推動儲水加載板5對模擬的底板加壓，共同作用，對模擬的底板施壓，并且通過計(jì)算機(jī)自動調(diào)節(jié)壓力大小，實(shí)現(xiàn)煤層底板突水的模擬，開挖期間，觀察底板破壞過程并通過數(shù)據(jù)收集設(shè)備13收集數(shù)據(jù)。
[0017]本發(fā)明經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的效果，如通過對趙固二礦11011工作面進(jìn)行了底板突水模擬，重現(xiàn)了底板斷層抬升失穩(wěn)突水的前兆信息，和現(xiàn)場情形相符合。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、液壓裝置與水壓裝置共同作用模擬承壓水，不但解決了壓力變化難以控制的問題，更起到水力沖刷滲透作用；
2、自動化控制程度高，計(jì)算機(jī)軟件的自動化控制更是消除了人力控制的不準(zhǔn)確性，使試驗(yàn)結(jié)果更真實(shí)，準(zhǔn)確；
3、解決了底板突水難以模擬的問題，使底板裂隙在水壓和采動雙重作用下擴(kuò)展失穩(wěn)及其突水過程更加容易觀測記錄。
【權(quán)利要求】
1.一種反演煤層底板突水的試驗(yàn)裝置，包括實(shí)驗(yàn)架和頂部加載系統(tǒng)，其特征在于，實(shí)驗(yàn)架是由底梁(2c)、頂梁底梁(2a)和裝在底梁、頂梁之間的豎梁(2b)構(gòu)成的方形框架結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)架的下部內(nèi)裝有水平的儲水加載板(5)，實(shí)驗(yàn)架的外部裝有拆卸式的擋板(14)，儲水加載板(5)和擋板(14)之間的實(shí)驗(yàn)架內(nèi)部構(gòu)成用于容納模擬材料(12)的實(shí)驗(yàn)空間，實(shí)驗(yàn)架的頂梁裝有頂部加載系統(tǒng)(3)，底梁上裝有底部加載系統(tǒng)，底部加載系統(tǒng)是由豎直裝在實(shí)驗(yàn)架的底梁上的多個第一液壓缸(4)構(gòu)成的，第一液壓缸(4)的活塞桿與儲水加載板(5)固定在一起，構(gòu)成儲水加載板在第一液壓缸活塞桿的推動下沿實(shí)驗(yàn)空間上下滑動的活動結(jié)構(gòu)，第一液壓缸(4)的缸體經(jīng)管道與液壓控制臺(10)相連，所述的儲水加載板(5)為中空結(jié)構(gòu)，儲水加載板的上表面均布有連通實(shí)驗(yàn)空間和其內(nèi)腔的出水孔(16)，下表面均布有與其內(nèi)腔相連通的注水孔(17)，注水孔(17)上裝有自由端伸入水槽(8)內(nèi)水體(8a)的注水管道(6)，每條注水管道(6 )上均裝有與水壓控制臺(9 )相連的增壓水泵(7 )，液壓控制臺(10 )和水壓控制臺(9)分別與計(jì)算機(jī)(11)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反演煤層底板突水的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的液壓控制臺(10)上裝有與各個第一液壓缸(4)相對應(yīng)的壓力表。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反演煤層底板突水的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的頂部加載系統(tǒng)(3 )是由豎直裝在實(shí)驗(yàn)架的頂梁上的多個第二液壓缸(4 )構(gòu)成的，第二液壓缸(4 )的活塞桿伸入實(shí)驗(yàn)空間，端部上裝有壓板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于反演煤層底板突水的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的實(shí)驗(yàn)空間內(nèi)裝有模擬材料(2)，壓力盒(la)、位移計(jì)(Ib)和孔隙水壓力傳感器(Ic)分別置于模擬材料(2)內(nèi)，壓力盒(la)、位移計(jì)(Ib)和孔隙水壓力傳感器(Ic)分別經(jīng)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)收集設(shè)備(13)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反演煤層底板突水的試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的實(shí)驗(yàn)架裝在底座(18)上，起到穩(wěn)定試驗(yàn)架的作用。
6.一種基于權(quán)利要求1所述試驗(yàn)裝置的反演煤層底板突水的方法，其特征在于，包括以下步驟: O針對所要模擬的具有突水危險(xiǎn)性的工作面，回采前在承壓水層上部沿工作面推進(jìn)方向埋若干水壓力傳感器；工作面推進(jìn)過程中，水壓力傳感器采集到的不同位置的水壓數(shù)據(jù)； 2)將水壓力傳感器采集到的不同位置的水壓數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理軟件處理后，現(xiàn)場的水壓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為試驗(yàn)需要的待用數(shù)據(jù)； 3)安裝試驗(yàn)裝置，所述的試驗(yàn)裝置包括實(shí)驗(yàn)架和頂部加載系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)架是由底梁(2c)、頂梁底梁(2a)和裝在底梁、頂梁之間的豎梁(2b)構(gòu)成的方形框架結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)架的下部內(nèi)裝有水平的儲水加載板(5),實(shí)驗(yàn)架的外部裝有拆卸式的擋板(14),儲水加載板(5)和擋板(14)之間的實(shí)驗(yàn)架內(nèi)部構(gòu)成用于容納模擬材料(12)的實(shí)驗(yàn)空間，實(shí)驗(yàn)架的頂梁裝有頂部加載系統(tǒng)(3)，底梁上裝有底部加載系統(tǒng)，底部加載系統(tǒng)是由豎直裝在實(shí)驗(yàn)架的底梁上的多個第一液壓缸(4)構(gòu)成的,第一液壓缸(4)的活塞桿與儲水加載板(5)固定在一起,構(gòu)成儲水加載板在第一液壓缸活塞桿的推動下沿實(shí)驗(yàn)空間上下滑動的活動結(jié)構(gòu)，第一液壓缸(4)的缸體經(jīng)管道與液壓控制臺(10)相連，所述的儲水加載板(5)為中空結(jié)構(gòu)，儲水加載板的上表面均布有連通實(shí)驗(yàn)空間和其內(nèi)腔的出水孔(16)，下表面均布有與其內(nèi)腔相連通的注水孔(17),注水孔(17)上裝有自由端伸入水槽(8)內(nèi)水體(8a)的注水管道(6),每條注水管道(6 )上均裝有與水壓控制臺(9 )相連的增壓水泵(7 )，液壓控制臺(10 )和水壓控制臺(9 )分別與計(jì)算機(jī)(11)相連； 4)根據(jù)工作面巖層性質(zhì)，確定模擬材料(12)的配比，按確定的配比將各個原料混合在一起，攪拌均勻，等待鋪設(shè)； 5)在儲水加載板(5)和擋板(14)之間的的實(shí)驗(yàn)空間內(nèi)鋪設(shè)模擬材料，鋪設(shè)過程中把壓力盒(la)、位移計(jì)(Ib)和孔隙水壓力傳感器(Ic)埋在所需收集數(shù)據(jù)的位置，并將壓力盒(la)、位移計(jì)(Ib)和孔隙水壓力傳感器(Ic)分別經(jīng)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)收集設(shè)備(13)相連； 6)拆去擋板，等待模擬材料干燥膠結(jié)，作為模擬的底板； 7)模型干燥以后，上部加載系統(tǒng)施加壓力補(bǔ)償未模擬到的部分； 8)開始模擬開挖煤層，同時輸出計(jì)算機(jī)中的待用數(shù)據(jù)分別控制液壓控制臺(10)和水壓控制臺(9)，兩控制臺根據(jù)輸出數(shù)據(jù)，控制增壓水泵(7)及第一液壓缸(4)工作，對模擬的底板施壓，自動調(diào)節(jié)壓力大小，模擬開挖期間，觀察底板破壞過程并通過數(shù)據(jù)收集設(shè)備(13)收集數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G09B25/00GK104200734SQ201410466083
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】李振華, 杜鋒, 白萬備, 翟常治, 王文 申請人:河南理工大學(xué)