滑動構造帶下覆巖反傾垮落相似模擬試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于采礦技術領域，尤其涉及一種滑動構造帶下覆巖反傾垮落相似模擬試驗裝置。
【背景技術】
[0002]為了更好地保證地下礦山的安全生產(chǎn)，最大限度地開采礦產(chǎn)資源、保護礦區(qū)環(huán)境和地面設施，必須研究礦山壓力及巖層活動規(guī)律，發(fā)展巖層支護技術與控制措施，這是采礦學科的一個永恒的重要主題。
[0003]對于一個影響因素眾多、物理過程十分復雜、受人為擾動嚴重的力學問題，由于人們難以十分清楚地了解影響問題的全部因素所在，無法準確地獲得描述巖體應力應變關系的本構關系，因此常常無法對問題進行精確的理論分析。而現(xiàn)場實測所固有的周期較長、耗費大量的人力、物力，受現(xiàn)場條件限制嚴重、局限性大;巖體內部性狀變化測試困難;現(xiàn)有的礦山適用的測試儀器儀表粗糙落后，其它領域較先進的儀器儀表又無法適應礦山井下惡劣的工作環(huán)境;對非測量地區(qū)缺乏延展意義等缺陷。因此，研究采動后采場巖層的破裂、冒落和移動規(guī)律及巷道圍巖的應力分布、位移變化的物性特征，應用相似模擬試驗是一種公認的行之有效的研究方法。
[0004]相似模擬試驗主要根據(jù)研究要求對研究事物的形態(tài)，工作規(guī)律或信息傳遞規(guī)律，遵守一定的原則，將復雜的地質構造，通過模型上的相似再現(xiàn)，來研究真實對象中發(fā)生的現(xiàn)象和過程的規(guī)律性，從而達到解決實際問題的目的。相似模擬試驗裝置根據(jù)需要的架子分為不同規(guī)格架型，從而滿足不同研究對象需求。目前各種框架模型試驗裝置均為底板水平的鋼制焊接結構，焊接固定了底板角度，使得試驗模型角度單一化，無法準確模擬出滑動構造帶下采煤覆巖反傾的情形時巖體應力應變關系的本構關系;傳統(tǒng)的相似模擬試驗方法是根據(jù)一定配比，一層一層的把料澆鋪上架子的，之后還要經(jīng)過較長時間的凝固成型及晾曬，期間，處于自然條件下的相似模擬試驗，試驗的溫度與濕度受季節(jié)的影響大。夏季氣溫較高，相似材料極易干燥、固結;冬季相似材料不易固結，結果會倒架、散架。而且持續(xù)時間過長，費時費力。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型為了解決現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種結構簡單、工作量小、可重復試驗、省時省力的滑動構造帶下覆巖反傾垮落相似模擬試驗裝置。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:滑動構造帶下覆巖反傾垮落相似模擬試驗裝置，包括支架和設在支架上的底座，底座左側和右側分別垂直設有左立板和右立板，底座上表面中部設有支撐柱，支撐柱左側和右側分別鉸接有左固定底板和右固定底板，左固定底板為左端開口的中空結構，左固定底板左端插設有左活動底板，左固定底板和左活動底板在側面沿前后方向對應設有一排左插孔，左插孔內插設有左插銷；
[0007]右固定底板為右端開口的中空結構，右固定底板左端插設有右活動底板，右固定底板和右活動底板在側面沿前后方向對應設有一排右插孔，右插孔內插設有右插銷；
[0008]左立板和右立板的前側以及左立板和右立板的后側分別設有透明護板，透明護板自上而下由多層拼接而成，每層透明護板分別通過螺栓安裝到左立板和右立板上；
[0009]左立板、右立板、左固定底板和右固定底板之間合圍成的長方體型空腔內有次序布置有成型砌塊，相鄰兩層成型砌塊之間設有應力感應器，成型砌塊上表面鋪設有模擬地表層。
[0010]所述底座上表面設有用于支撐左固定底板保持水平狀態(tài)的左墊塊和用于支撐右固定底板保持水平狀態(tài)的右墊塊。
[0011 ]采用上述技術方案，滑動構造帶下采煤工作面覆巖反傾垮落相似模擬試驗方法，包括以下步驟:
[0012](I)、根據(jù)模擬巖層情況選定沙子、石灰、碳酸鈣；
[0013]( 2 )、根據(jù)模擬巖層情況配比所選沙子、石灰、碳酸鈣；
[0014](3)、根據(jù)按煤層埋深所設計試驗架按比率使所選沙子、石灰、碳酸鈣成型砌塊；
[0015](4)、根據(jù)滑動構造帶下地質構造在所設計長方體型空腔內逐層鋪設所制成型砌塊，成型砌塊模擬為煤層；
[0016](5)、根據(jù)逐層鋪設所制成型砌塊嵌入應力傳感器；
[0017](6)、根據(jù)逐層鋪設所制成型砌塊的標記觀測點；
[0018](7)、根據(jù)逐層鋪設所制成型砌塊在所設計左立板和右立板兩側加上透明護板；
[0019](8 )、在模擬試驗裝置的支架前架設全站儀；
[0020](9)、去掉透明護板，將某一些成型砌塊逐步抽出，這樣相當于開采模擬煤層；
[0021](10)、根據(jù)全站儀和數(shù)字照相方法觀測逐步開采模擬煤層時成型砌塊的巖層位移;
[0022](11)、根據(jù)所鋪設應力傳感器接收逐步開采模擬煤層時巖層應力情況。
[0023]所述步驟(2)中沙子、石灰、碳酸鈣質量配比為7;3;7。
[0024]所述步驟(3)制造成型砌塊時根據(jù)煤層、頂板、關鍵層做成不同規(guī)格。
[0025]所述步驟(6)中的標記觀測點設在左立板或右立板上。
[0026]所述步驟(9)中開挖煤層時只需去掉最下層一塊護板即可。
[0027]該相似模擬試驗裝置具有操作簡單、勞動量小、可重復利用等優(yōu)點，該裝置的左活動底板可以在左固定底板內抽拉并用左插銷固定，右活動底板可在右固定底板內抽拉并用右插銷固定，這樣可隨意調換每層最底部的傾斜角度，可滿足各種構造的對象的模擬研究。透明護板采用多層拼接而成，這樣可對不同成型砌塊模擬抽出。
[0028]該相似模擬試驗裝置采用的成型砌塊體積小，凝固快，上架容易，工作量小，整個試驗持續(xù)時間短，不存在外界因素影響的問題，省時省力，而且砌塊可重復利用；該相似模擬試驗裝置，可隨意調節(jié)底板角度，并且底板可拆卸，便于運輸，可以滿足多種范圍、對象的模擬研究。
[0029]該相似模擬試驗裝置對模擬煤層進行開挖，使采空區(qū)頂板自然垮落，巖體應力開始變化，巖體逐漸移動，逐漸影響到地表，所有應力變化都會通過應力傳感器反映到電腦上，巖體移動變化通過全站儀和數(shù)字照相方法得到觀測，整個過程中不會出現(xiàn)像傳統(tǒng)試驗時出現(xiàn)的模擬巖層不垮落、難垮落或完全垮塌等不定的情況。本實用新型經(jīng)過試驗，并對比實際地質構造下開采煤層時