一种基于可控冲击载荷的巷道支护相似模拟实验装置的制作方法

1.本发明涉及巷道支护相似模拟技术领域，具体涉及一种基于可控冲击载荷的巷道支护相似模拟实验装置。


背景技术：

2.冲击地压是井巷或工作面周围煤岩体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生的剧烈破坏现象，其是围岩冒落、支护结构失稳，乃至大范围闭合的主要原因，是制约深部矿井开采的主要动力灾害之一，并且发生冲击时，载荷集中局部化的问题抽象，很难直接监测及掌控；而相似模拟试验可有效模拟出现场情况，从而为后续的应对提供研究基础，然后现有的巷道支护相似模拟装置，往往无法实现对于载荷的有效控制，包括对于载荷的不同形式的控制、不同加载角度的控制以及不同载荷大小的控制。
3.因此，有必要提供一种基于可控冲击载荷的巷道支护相似模拟实验装置以解决上述问题。


技术实现要素：

4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于可控冲击载荷的巷道支护相似模拟实验装置，包括：
5.自下而上依次紧密相连的底加载板、底板层、巷道层、顶板层以及顶加载板，其中所述顶加载板的上方设置有能够均匀向下加载静载荷的第一静载荷加载组件，所述巷道层中可更换的设置有巷道模拟组件；
6.第一侧加载板，其固定于底加载板的一侧；
7.可控冲击载荷组件，其位于第一侧加载板远离巷道模拟组件的一侧，用于对第一侧加载板进行多模式、多角度、多载荷冲击；以及
8.第二侧加载板，其固定于底加载板的另一侧，且所述第二侧加载板远离巷道模拟组件的一侧还设置有能够均匀向巷道模拟组件方向加载静载荷的第二静载荷加载组件；
9.且，底加载板、第一侧加载板、第二侧加载板以及顶加载板的前侧还共同连接有前板，后侧还共同连接有后板。
10.进一步，作为优选，所述第一静载荷加载组件和第二静载荷加载组件的结构相同，均包括：
11.基座，其中部开设有贯通的u型槽；
12.至少一个限位杆，其固定于所述基座上；以及
13.第二限位板，其滑动设置于所述限位杆上，且所述第二限位板上垂直固定有多个加载条，所述加载条穿过u型槽。
14.进一步，作为优选，所述限位杆上还滑动设置有第一限位板，所述第一限位板与第二限位板之间设置有微控器，所述第一限位板的滑动动作由加载杆所控制。
15.进一步，作为优选，所述微控器为微动伸缩杆，且利用加载杆驱动加载条加载静载
荷之后，由微控器进行微动调节静载荷。
16.进一步，作为优选，所述第一侧加载板上开设有多个垂直贯穿其板体的冲击孔，所述冲击孔中嵌入有反馈垫。
17.进一步，作为优选，所述可控冲击载荷组件包括：
18.多模式加载组件，其具有多个与冲击孔相对应的冲击端；
19.位置调节机构，用于调节多模式加载组件的位置高度，以便冲击端远离冲击孔；以及
20.气液管，其一端与供料器相连，另一端用于为多模式加载组件提供气液流体。
21.进一步，作为优选，所述多模式加载组件包括：
22.安装板；
23.滑板，其采用滑杆与所述安装板滑动相连，且由伸缩冲击杆所驱动；
24.导向杆，其固定于滑板上，且滑动设置于所述安装板上；
25.至少一个调节杆，其为可伸缩调节设置，且所述调节杆的一端与滑板相连，另一端与连接座相连；以及
26.连通管，其可调角度的设置于所述连接座上，且所述连通管上连通有多个作为其冲击端的喷射头；
27.所述位置调节机构为丝杠螺母副结构，其输出端与安装板相连。
28.进一步，作为优选，所述气液管为并联设置的两个管体，管体上设置有阀体，且管体的一端均与连通管相连通，另一端由供料器进行供料，所述供料器能够向其中一个管体供给气体，向另一个管体供给液体。
29.进一步，作为优选，所述多模式加载组件还包括安装座，其固定于连接座的下方，且所述连通管的一端与安装座相铰接，所述连通管上固定有铰接座，所述铰接座上铰接有角度调节杆，所述角度调节杆的另一端铰接至所述安装座上。
30.进一步，作为优选，各个所述喷射头上均设置有阀体；
31.所述供料器的供给压力可调。
32.与现有技术相比，本发明提供了一种基于可控冲击载荷的巷道支护相似模拟实验装置，具有以下有益效果：
33.1.本发明实施例中，以底加载板和第一侧加载板为基准依次搭建底板层、巷道层以及顶板层，并且底加载板和第一侧加载板能够构成l型，提高整个模型的稳固性，随后通过第一静载荷加载组件能够加载竖向静载荷，通过第二静载荷加载组件能够加载水平静载荷，二者相互配合能够实现不同竖向静载荷与不同水平静载荷的组合搭配对于巷道模拟机构的影响；
34.2.本发明实施例中，设置的可控冲击载荷组件能够对第一侧加载板进行多模式、多角度、多载荷冲击；其中，通过伸缩冲击杆能够驱动喷射头进行冲击，而喷射头能够对第一侧加载板的整体进行冲击，从而构成模式一，也可通过位置调节机构对多模式记载组件的整体进行上下位置调节，使得喷射头与冲击孔相对应，实现对于巷道模拟机构的定点冲击，从而构成模式二，另外，在对巷道模拟机构进行定点冲击时，还可通入气体或液体，从而模拟涌水现象以及瓦斯突出现象，从而构成模式三，提高了模拟的真实性，进而实现多模式冲击模拟对于巷道模拟机构的影响；
35.3.本发明实施例中，各个所述喷射头上均设置有阀体，这样，有利于在实现定点冲击的过程中，选择性的开启喷射点，从而实现定点涌水或定点瓦斯突出对于巷道模拟机构的影响。
附图说明
36.图1为一种基于可控冲击载荷的巷道支护相似模拟实验装置的整体结构示意图；
37.图2为一种基于可控冲击载荷的巷道支护相似模拟实验装置中可控冲击载荷组件的结构示意图；
38.图3为一种基于可控冲击载荷的巷道支护相似模拟实验装置中多模式加载组件的结构示意图；
39.图4为一种基于可控冲击载荷的巷道支护相似模拟实验装置中多模式加载组件的部分立体结构示意图；
40.图5为一种基于可控冲击载荷的巷道支护相似模拟实验装置中第一静载荷加载组件的立体结构示意图；
41.图中：1、底加载板；2、第一侧加载板；3、底板层；4、巷道层；5、顶板层；6、可控冲击载荷组件；7、顶加载板；8、第一静载荷加载组件；9、第二侧加载板；10、第二静载荷加载组件；11、巷道模拟机构；21、冲击孔；22、反馈垫；61、多模式加载组件；62、位置调节机构；63、气液管；64、供料器；611、安装板；612、滑杆；613、滑板；614、导向杆；615、伸缩冲击杆；616、调节杆；617、连接座；618、连通管；619、喷射头；6110、安装座；6111、铰接座；81、基座；82、限位杆；83、第一限位板；84、第二限位板；85、微控器；86、加载杆；87、加载条。
具体实施方式
42.请参阅图1～5，本发明提供了一种基于可控冲击载荷的巷道支护相似模拟实验装置，包括：
43.自下而上依次紧密相连的底加载板1、底板层3、巷道层4、顶板层5以及顶加载板7，其中所述顶加载板7的上方设置有能够均匀向下加载静载荷的第一静载荷加载组件8，所述巷道层中可更换的设置有巷道模拟组件11；
44.第一侧加载板2，其固定于底加载板1的一侧；
45.可控冲击载荷组件6，其位于第一侧加载板2远离巷道模拟组件11的一侧，用于对第一侧加载板2进行多模式、多角度、多载荷冲击；以及
46.第二侧加载板9，其固定于底加载板1的另一侧，且所述第二侧加载板9远离巷道模拟组件11的一侧还设置有能够均匀向巷道模拟组件11方向加载静载荷的第二静载荷加载组件10；
47.且，底加载板、第一侧加载板、第二侧加载板以及顶加载板的前侧还共同连接有前板，后侧还共同连接有后板。
48.也就是说，本实施例中，以底加载板1和第一侧加载板2为基准依次搭建底板层、巷道层以及顶板层，并且底加载板1和第一侧加载板2能够构成l型，提高整个模型的稳固性，随后通过第一静载荷加载组件8能够加载竖向静载荷，通过第二静载荷加载组件10能够加载水平静载荷，二者相互配合能够实现不同竖向静载荷与不同水平静载荷的组合搭配对于
巷道模拟机构的影响。
49.本实施例中，如图5，所述第一静载荷加载组件8和第二静载荷加载组件10的结构相同，均包括：
50.基座81，其中部开设有贯通的u型槽；
51.至少一个限位杆82，其固定于所述基座81上；以及
52.第二限位板84，其滑动设置于所述限位杆82上，且所述第二限位板84上垂直固定有多个加载条87，所述加载条87穿过u型槽。
53.作为较佳的实施例，所述限位杆82上还滑动设置有第一限位板83，所述第一限位板83与第二限位板之间设置有微控器85，所述第一限位板83的滑动动作由加载杆86所控制。
54.另外，所述微控器85为微动伸缩杆，且利用加载杆86驱动加载条87加载静载荷之后，由微控器85进行微动调节静载荷。
55.也就是说，在实施时，可以通过加载杆86进行大致的静载荷加载，随后通过微控器可对静载荷进行微调，提高其载荷加载的准确性，提高了实验的精确度。
56.本实施例中，如图2，所述第一侧加载板2上开设有多个垂直贯穿其板体的冲击孔21，所述冲击孔21中嵌入有反馈垫22。
57.本实施例中，所述可控冲击载荷组件6包括：
58.多模式加载组件61，其具有多个与冲击孔21相对应的冲击端；
59.位置调节机构62，用于调节多模式加载组件61的位置高度，以便冲击端远离冲击孔21；以及
60.气液管63，其一端与供料器64相连，另一端用于为多模式加载组件61提供气液流体。
61.具体的，如图3和4，所述多模式加载组件61包括：
62.安装板611；
63.滑板613，其采用滑杆612与所述安装板611滑动相连，且由伸缩冲击杆615所驱动；
64.导向杆614，其固定于滑板613上，且滑动设置于所述安装板611上；
65.至少一个调节杆616，其为可伸缩调节设置，且所述调节杆616的一端与滑板613相连，另一端与连接座617相连；以及
66.连通管618，其可调角度的设置于所述连接座617上，且所述连通管618上连通有多个作为其冲击端的喷射头619；
67.所述位置调节机构62为丝杠螺母副结构，其输出端与安装板611相连。
68.需要解释的是，通过伸缩冲击杆615能够驱动喷射头619进行冲击，而喷射头619能够对第一侧加载板2的整体进行冲击，从而构成模式一，也可通过位置调节机构对多模式记载组件的整体进行上下位置调节，使得喷射头与冲击孔相对应，实现对于巷道模拟机构的定点冲击，从而构成模式二，另外，所述气液管63为并联设置的两个管体，管体上设置有阀体，且管体的一端均与连通管618相连通，另一端由供料器64进行供料，所述供料器64能够向其中一个管体供给气体，向另一个管体供给液体。
69.这样，在对巷道模拟机构进行定点冲击时，还可通入气体或液体，从而模拟涌水现象以及瓦斯突出现象，从而构成模式三，提高了模拟的真实性，进而实现多模式冲击模拟对
于巷道模拟机构的影响，另外，调节杆616的长度为可调设置，因此通过微调调节杆的长度能够微调冲击载荷，实现冲击载荷的可控化。
70.为了调节冲击载荷的角度，所述多模式加载组件61还包括安装座6110，其固定于连接座617的下方，且所述连通管618的一端与安装座6110相铰接，所述连通管618上固定有铰接座6111，所述铰接座6111上铰接有角度调节杆，所述角度调节杆的另一端铰接至所述安装座6110上。
71.需要注意的是，调节冲击载荷的角度，需要在喷射头619对第一侧加载板2的整体进行冲击这一模式下进行。
72.作为较佳的实施例，各个所述喷射头619上均设置有阀体，这样，有利于在实现定点冲击的过程中，选择性的开启喷射点，从而实现定点涌水或定点瓦斯突出对于巷道模拟机构的影响；
73.所述供料器的供给压力可调。
74.在具体实施时，以底加载板1和第一侧加载板2为基准依次搭建底板层、巷道层以及顶板层，其中，在巷道层中设置巷道模拟机构，巷道模拟机构上配置有多个压力传感器、形变传感器，用于记录其上压力变化以及外形变化，并且每次实验后对巷道模拟机构进行更换，从而模拟出，不同的载荷对于巷道模拟机构的影响，在模拟过程中，可通过第一静载荷加载组件8能够加载竖向静载荷，通过第二静载荷加载组件10能够加载水平静载荷，二者相互配合能够实现不同竖向静载荷与不同水平静载荷的组合搭配对于巷道模拟机构的影响；
75.另外，在模拟过程中，通过伸缩冲击杆615能够驱动喷射头619进行冲击，而喷射头619能够对第一侧加载板2的整体进行冲击，从而构成模式一，也可通过位置调节机构对多模式记载组件的整体进行上下位置调节，使得喷射头与冲击孔相对应，实现对于巷道模拟机构的定点冲击，从而构成模式二，另外，在对巷道模拟机构进行定点冲击时，还可通入气体或液体，从而模拟涌水现象以及瓦斯突出现象，从而构成模式三，提高了模拟的真实性，进而实现多模式冲击模拟对于巷道模拟机构的影响。
76.以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。