一种可适应多比例的物理相似模拟实验平台制造技术

本发明专利技术涉及一种可适应多比例的物理相似模拟实验平台，包括刚性框架、液压加载系统、透明外壳、可活动底板、透明块体、模拟采煤工作支架、底座和可变角度底板：刚性框架与透明外壳固接为一个整体；液压加载系统底部作用在可活动底板上；模拟采煤工作支架，安装在煤层开采工作面；透明块体包括若干具有不同尺寸的子块体，子块体相互组合模拟不同开采环境不同的岩层，每个子块体上安装有定位装置和受力监测装置；可变角度底板通过轴结构与框架底部连接；底座安装在刚性框架底部。本发明专利技术的优点体现在：可适应多要求模拟比例，实验过程可视，可满足多角度实验，可以满足不同岩层要求，可以及时对受力做记录以及分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是对传统物理相似模拟实验平台与实验材料的改进，涉及矿山、岩土等工程领域物理相似模拟实验岩层及煤层相似模拟的处理方式，具体涉及一种可适应多比例的物理相似模拟实验平台。
技术介绍
相似模拟实验在模拟实际地质情况，作为矿山实验模拟过程中有很成功的发展，一直以来是采取实验解决问题主要的处理方法，但是这种处理方法发展缓慢，有很多不足，基于这个前提本专利技术对其做了一些改进。在实验平台方面，传统处理方法按照不同比例要求做不同的架子，实验器材上不能达到重复利用，所以有必要对其进行改进，以便对其更好的利用。在岩层相似模拟方面，传统采用沙子、石灰、大白进行配比，很难了解采场内部应力及应变，不能精准的反应内部变化。传统岩层及开采环境的模拟配比过程中很难如实的反应，造成实验方案存在问题以及实验结果可靠性低。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种可适应多比例的物理相似模拟实验平台，满足不同尺度岩层的模拟。为实现上述目的，本专利技术公开了如下技术方案：一种可适应多比例的物理相似模拟实验平台，包括刚性框架、液压加载系统、透明外壳、可活动底板、透明块体、模拟采煤工作支架、底座和可变角度底板：刚性框架与透明外壳固接为一个整体，该整体的顶板为刚性顶板，液压加载系统安装在刚性顶板上；液压加载系统底部作用在可活动底板上，从而实现对透明块体的加压；模拟采煤工作支架，安装在煤层开采工作面，支架在工作面前方，用于支护工作面的顶板，靠自身的支撑力连接顶底板，支架相互靠在一起；透明块体包括若干具有不同尺寸的子块体，子块体相互组合模拟不同开采环境不同的岩层，透明块体安装在活动顶板与可变角度底板之间，即立体框架内部，整体联合组装用于模拟煤层跟岩层处，每个子块体上安装有定位装置和受力监测装置，定位装置是置于透明块体之间的无线传感装置，能够记录位置定位，用于描述块体在受力前后位置的变化过程，从而模拟受力后上覆岩层的变化过程，该定位装置置于透明块体内部；受力监测装置也是置于透明块体内部，是用于反映块体受力变化过程的无线压力传感器，受力变化通过接收器接收，并以图表和数字的形式反映在电脑上；可变角度底板通过轴结构与框架底部连接，该可变角度底板为可拆卸结构；底座安装在刚性框架底部。进一步的，液压加载系统包括若干液压缸，可活动底板固定在液压缸底部，在液压缸的作用下，可活动底板向下压在透明块体上。进一步的，刚性框架与透明外壳通过胶接构成一个整体。进一步的，子块体之间用粘结材料结合。本专利技术公开的一种可适应多比例的物理相似模拟实验平台，具有以下有益效果：可适应多要求模拟比例，完成实验过程中的对比例上的要求；实验平台外形的可视材料处理可以达到实验过程的可视性；可变角度掩架底座的处理可以使实验满足多角度煤层开采实验的要求；透明块体组合可以满足不同尺度岩层的要求，也满足实验的可视性；块体装有精确定位和无线应力测试终端，可以及时对其受力做记录以及分析。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；其中：1-刚性框架，2-液压加载系统，3-透明外壳，4-可活动底板；5-透明块体，6-模拟采煤工作支架，7-底座，8-可变角度底板。具体实施方式下面结合实施例并参照附图对本专利技术作进一步描述。请参见图1。实施例1一种可适应多比例的物理相似模拟实验平台，包括刚性框架1、液压加载系统2、透明外壳3、可活动底板4、透明块体5、模拟采煤工作支架6、底座7和可变角度底板8：刚性框架1与透明外壳3固接为一个整体，其可视性可以满足对实验一些现象的观测，该整体的顶板为刚性顶板，液压加载系统2安装在刚性顶板上；液压加载系统2底部作用在可活动底板4上，从而实现对透明块体5的加压；实验过程中所需要的压力全部由液压加载系统2供应，可以实现非对称加载；模拟采煤工作支架6，安装在煤层开采工作面，支架在工作面前方，用于支护工作面的顶板，靠自身的支撑力连接顶底板，支架相互靠在一起；透明块体5包括若干具有不同尺寸的子块体，子块体相互组合模拟不同开采环境不同的岩层，透明块体5安装在活动顶板与可变角度底板8之间，即立体框架内部，整体联合组装用于模拟煤层跟岩层处，每个子块体上安装有定位装置和受力监测装置，定位装置是置于透明块体5之间的无线传感装置，能够记录位置定位，用于描述块体在受力前后位置的变化过程，从而模拟受力后上覆岩层的变化过程，该定位装置置于透明块体5内部；受力监测装置也是置于透明块体5内部，是用于反映块体受力变化过程的无线压力传感器，受力变化通过接收器接收，并以图表和数字的形式反映在电脑上；由于每个透明块体模拟实验材料装有精确定位装置与受力监测装置，可以实现采场空间模拟可视化监测。有利促进了可视化相似材料模拟实验的发展。可变角度底板8通过轴结构与框架底部连接，可以实现沿轴的活动过程，该可变角度底板为可拆卸结构，不同角度对应不同尺度的底板，其可以满足所有角度煤层开采的模拟要求；底座7安装在刚性框架1底部。实施例2本实施例中，液压加载系统2包括若干液压缸，所需加载力由其完成，可活动底板4固定在液压缸底部，在液压缸的作用下，可活动底板向下压在透明块体5上。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采用的技术方案也适用于其余实施例。实施例3本实施例中，刚性框架1与透明外壳5通过胶接构成一个整体，并且承压能力高，可以维持实验内部正常进行。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采用的技术方案也适用于其余实施例。实施例4本实施例中，子块体之间用粘结材料结合，模拟不同节理。本实施例的其余技术方案与实施例1一致，且本实施例所采用的技术方案也适用于其余实施例。本专利技术煤层开采相似模拟实验平台可适应模拟比例1：20至1：100。做到了一平台满足不同比例要求的想法，是对传统多搭架的一个改进。同时底座可变角度的处理满足不同倾角煤层开采的要求。本专利技术在实验外形方面的处理是采用平台外形尺寸2*2*2m，这样的外形可以满足多方位、多角度的要求，同时也可满足一个实验多次处理的要求。平台总体是由泵站，输油管线，控制系统，监测系统，数据采集系统等组成。在加载方面的处理为采用液压加载方式，可实现上方可控非对称加载，加载力不小于20t。前后用透明材料的高强度护板封闭，这样可以实现实验过程的可视性，可以对实验过程及时观测。相比传统配比岩层，组合块体可满足不同尺度岩层的模拟，其基本形状为长方形，大小可以根据具体的岩层要求做出不同的形状，其最小尺寸可达：长*宽*厚＝10cm*5cm*1cm，每个块体可以通过组合形成整体来模拟大尺度岩层。传统处理方式岩层内部应力与应变不能很好的反应，基于这个前提对每个组合块体内都装有精确定位和无线应力测试终端，可以通过无线测试来实现块体位移和应力的监测，如此可以实现内部变化的及时放映与处理并及时记录。岩层之间块体接触面可以通过可以定量的粘结材料进行粘接，以达到模拟接触面或者节理裂隙等等目的。如此可以做到岩块到岩体的转变，更加能够反映整体环境的变化。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可适应多比例的物理相似模拟实验平台，其特征在于，包括刚性框架、液压加载系统、透明外壳、可活动底板、透明块体、模拟采煤工作支架、底座和可变角度底板：刚性框架与透明外壳固接为一个整体，该整体的顶板为刚性顶板，液压加载系统安装在刚性顶板上；液压加载系统底部作用在可活动底板上，从而实现对透明块体的加压；模拟采煤工作支架，安装在煤层开采工作面，支架在工作面前方，用于支护工作面的顶板，靠自身的支撑力连接顶底板，支架相互靠在一起；透明块体包括若干具有不同尺寸的子块体，子块体相互组合模拟不同开采环境不同的岩层，透明块体安装在活动顶板与可变角度底板之间，即立体框架内部，整体联合组装用于模拟煤层跟岩层处，每个子块体上安装有定位装置和受力监测装置，定位装置是置于透明块体之间的无线传感装置，能够记录位置定位，用于描述块体在受力前后位置的变化过程，从而模拟受力后上覆岩层的变化过程，该定位装置置于透明块体内部；受力监测装置也是置于透明块体内部，是用于反映块体受力变化过程的无线压力传感器，受力变化通过接收器接收，并以图表和数字的形式反映在电脑上；可变角度底板通过轴结构与框架底部连接，该可变角度底板为可拆卸结构；底座安装在刚性框架底部。...

【技术特征摘要】
1.一种可适应多比例的物理相似模拟实验平台，其特征在于，包括刚性框架、液压加载系统、透明外壳、可活动底板、透明块体、模拟采煤工作支架、底座和可变角度底板：刚性框架与透明外壳固接为一个整体，该整体的顶板为刚性顶板，液压加载系统安装在刚性顶板上；液压加载系统底部作用在可活动底板上，从而实现对透明块体的加压；模拟采煤工作支架，安装在煤层开采工作面，支架在工作面前方，用于支护工作面的顶板，靠自身的支撑力连接顶底板，支架相互靠在一起；透明块体包括若干具有不同尺寸的子块体，子块体相互组合模拟不同开采环境不同的岩层，透明块体安装在活动顶板与可变角度底板之间，即立体框架内部，整体联合组装用于模拟煤层跟岩层处，每个子块体上安装有定位装置和受力监测装置，定位装置是置于透明块体之间的无线传感装置，能够记录位置定位，用于描述块...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍永平，胡晋林，解盘石，胡博胜，武永强，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61