本发明涉及岩层相似模拟实验,尤其涉及一种岩层堆砌相似模拟实验装置。
背景技术:
1、为了模拟在煤层开采工作中,采掘活动造成覆岩结构失稳变形和地表塌陷等问题,通常利用相似模拟实验装置来铺设煤岩层相似材料,通过监测设备对相似模拟岩层的开挖过程及实验数据的记录与分析,得到的规律对现场有着重要参考价值。
2、现有的矿山压力相似模拟实验台基本采用人工划线来标定岩层高度,划线标定的清晰度和准确度较差,且存在着加入相似材料过程中会擦除标定线的问题,降低了模拟实验的准确度和便捷性;特别是在模拟倾斜岩层的时候,标定高度容易出错和发生混乱,不能很好地达到实验目的,对于不同类型的实验和测试可能会存在一定的限制,缩小了矿山压力相似模拟实验的适用场景,降低了通用性。
3、因此,如何提升相似模拟实验台的准确度和便捷性,同时扩宽相似模拟实验台的适用场景,是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明的目的在于提供一种岩层堆砌相似模拟实验装置,以提升相似模拟实验台的准确度和便捷性,同时扩宽相似模拟实验台的适用场景。
2、为了实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
3、一种岩层堆砌相似模拟实验装置,包括:
4、实验台框架;
5、挡板,可拆卸设置于所述实验台框架中,且所述挡板与所述实验台框架围合形成用于铺设岩层相似材料的岩层铺设空间,所述挡板靠近所述岩层铺设空间的一侧刷有润滑油;
6、标定组件,设置于所述实验台框架的两相对侧,所述标定组件包括刻度尺、柔性绳和固定卡接件,所述实验台框架包括两相对设置的第一侧和第二侧,所述第一侧和所述第二侧均设置刻度尺,且所述刻度尺上设有沿竖直方向延伸的滑槽,所述固定卡接件位于第一侧,所述柔性绳的第一端贯穿第一侧的刻度尺上的滑槽后与所述固定卡接件连接;
7、收线机构,所述收线机构位于第二侧,所述柔性绳的第二端贯穿第二侧的刻度尺上的滑槽后与所述收线机构连接。
8、可选地,在上述岩层堆砌相似模拟实验装置中,所述标定组件还包括:
9、张紧杆,垂直贯穿所述刻度尺的滑槽,且所述张紧杆的内部沿其轴向设有第一通孔,所述柔性绳贯穿第一通孔;
10、张紧片,设有导线凹槽,所述张紧杆焊接在所述导线凹槽中,且所述张紧片位于所述刻度尺靠近所述岩层铺设空间的一侧;
11、张紧块,与所述张紧杆的一端可拆卸连接,且所述张紧块位于刻度尺背离所述岩层铺设空间的一侧。
12、可选地,在上述岩层堆砌相似模拟实验装置中,所述张紧杆采用设有外螺纹的螺纹杆,所述张紧块采用能够与螺纹杆通过螺纹连接在一起的螺母。
13、可选地,在上述岩层堆砌相似模拟实验装置中,所述收线机构包括:
14、收线盒体,设有收线空间;
15、绕线筒,转动设置于所述收线空间,且所述柔性绳的第二端绕接在所述绕线筒上;
16、摇线手柄,与所述绕线筒连接,用于带动所述绕线筒转动。
17、可选地,在上述岩层堆砌相似模拟实验装置中,所述收线盒体内固定设置第一支腿和第二支腿,所述绕线筒转动设置在第一支腿和第二支腿之间,且所述第一支腿和所述第二支腿中的至少一个与所述绕线筒之间设置卡紧件。
18、可选地,在上述岩层堆砌相似模拟实验装置中,还包括:
19、第一组加载机构,设置于所述实验台框架的上端;
20、第二组加载机构,设置于所述岩层铺设空间中,且所述第二组加载机构的加载方向垂直于所述第一组加载机构的加载方向;
21、第三组加载机构,与所述第二组加载机构相对设置于所述岩层铺设空间中。
22、可选地,在上述岩层堆砌相似模拟实验装置中,每组加载机构均包括液压加载件、与液压加载件的伸缩端连接的加压板和用于监测加压压力的压力显示器。
23、可选地,在上述岩层堆砌相似模拟实验装置中,所述实验台框架的上方还设置有支撑梁,所述支撑梁上设置升降驱动组件,用于将待铺设相似材料升起至预设高度。
24、可选地,在上述岩层堆砌相似模拟实验装置中,所述升降驱动组件包括起重电动机、与所述起重电动机的输出轴连接的钢丝绳和与所述钢丝绳铰接的挂钩。
25、使用本发明所提供的岩层堆砌相似模拟实验装置时,将挡板逐步按堆积高度可拆卸设置在实验台框架上,挡板与实验台框架围合形成岩层铺设空间;把两侧的标定组件沿对应的刻度尺的滑槽滑动到刻度尺的零刻度处,将柔性绳的第一端自岩层铺设空间的内部朝向岩层铺设空间的外部的方向贯穿第一侧的刻度尺的滑槽后与第一侧的固定卡接件连接;按照图纸设计的高度,把柔性绳的两端沿刻度尺上的滑槽滑动至第一层所堆岩层的高度,带动柔性绳与第一层所堆岩层的高度平齐,并通过收线机构将柔性绳收紧;然后,将配比的岩层相似材料倒入岩层铺设空间里面,将柔性绳轻轻的抓起再放开,确保柔性绳与第一层所堆岩层的高度平齐且处于平直状态,压实铺平岩层相似材料,待第一层岩层堆砌至与柔性绳处于同一水平位置后,撒上一层云母,再将柔性绳的两端沿着刻度尺的滑槽滑动到第二层所堆岩层的高度,在岩层铺设空间中继续铺设相似材料,依照上述方法逐层铺设直至铺设到所设计岩层的高度,再将柔性绳与固定卡接件连接的一端解开,另一端通过收线机构收回后再卸下收线机构。
26、由此可见,本发明所提供的岩层堆砌相似模拟实验装置通过柔性绳对岩层高度进行标定,较现有技术采用人工划线方式进行标定具有如下优点:
27、(1)简化了标线确定模拟岩层的厚度的步骤;
28、(2)用于模拟平行岩层时,该实验装置可以根据需要进行高度、精度和灵活性的调整,从而实现更灵活、准确和可靠的模拟实验;
29、(3)用于模拟倾斜岩层时,可以调节两端柔性绳的高度,即可搭建出完整平齐的带角度岩层,提高了适用场景,具有较好的通用性;
30、(4)用于岩层较多的岩层模拟时,标定更加准确,极大降低了实验的误差;
31、(5)提高了划线标定的清晰度和准确度,避免了标定线被擦除的现象,提高了模拟实现的准确性和便捷性;
32、(6)调节方便,节约时间与劳动力。
1.一种岩层堆砌相似模拟实验装置,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1的岩层堆砌相似模拟实验装置,其特征在于,所述标定组件还包括:
3.根据权利要求2的岩层堆砌相似模拟实验装置,其特征在于,所述张紧杆采用设有外螺纹的螺纹杆,所述张紧块采用能够与螺纹杆通过螺纹连接在一起的螺母。
4.根据权利要求1的岩层堆砌相似模拟实验装置,其特征在于,所述收线机构包括:
5.根据权利要求4的岩层堆砌相似模拟实验装置,其特征在于,所述收线盒体内固定设置第一支腿和第二支腿,所述绕线筒转动设置在第一支腿和第二支腿之间,且所述第一支腿和所述第二支腿中的至少一个与所述绕线筒之间设置卡紧件。
6.根据权利要求1的岩层堆砌相似模拟实验装置,其特征在于,还包括:
7.根据权利要求6的岩层堆砌相似模拟实验装置,其特征在于,每组加载机构均包括液压加载件、与液压加载件的伸缩端连接的加压板和用于监测加压压力的压力显示器。
8.根据权利要求1的岩层堆砌相似模拟实验装置,其特征在于,所述实验台框架的上方还设置有支撑梁,所述支撑梁上设置升降驱动组件,用于将待铺设相似材料升起至预设高度。
9.根据权利要求8的岩层堆砌相似模拟实验装置,其特征在于,所述升降驱动组件包括起重电动机、与所述起重电动机的输出轴连接的钢丝绳和与所述钢丝绳铰接的挂钩。
