煤岩样制作装置和制作方法与流程

1.本发明涉及煤岩样制作技术领域，具体地，涉及一种煤岩样制作装置和基于该煤岩样制作装置的制作方法。


背景技术：

2.煤岩样由煤样和岩样拼合形成，煤岩样可以用于检测煤岩的力学性能，从而评估开掘煤矿时的巷道内的结构强度，相关技术中的煤岩组合体煤岩样制作装置制作的煤岩样不能完整模拟煤岩组合体的实际受力。


技术实现要素：

3.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
4.实际环境中的煤岩组合体受力时煤样和岩样的分界面的角度随机分布，而相关技术中的煤岩样制作装置制作的煤岩样的煤样和岩样的分界面只能沿煤岩样的轴向或径向延伸，煤样和岩样的分界面与煤岩样轴向的角度不可调，所以煤岩组合体煤岩样制作装置制作的煤岩样不能完整模拟煤岩组合体的实际受力。
5.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种煤岩样制作装置，该煤岩样制作装置具有能够调整煤岩样分界面角度的优点。
6.本发明的实施例还提出一种基于上述煤岩样制作装置的煤岩样制作方法。
7.本发明实施例的煤岩样制作装置包括底座；第一环和第二环，所述第一环和所述第二环设于所述底座，所述第一环上设有多个第一调节杆，多个所述第一调节杆沿着所述第一环的周向间隔布置，且所述第一调节杆沿着所述第一环的径向延伸并位置可调，多个所述第一调节杆适于将所述煤岩样夹紧固定在所述第一环内，所述第二环上设有多个第二调节杆，多个所述第二调节杆沿着所述第二环的周向间隔布置，且所述第二调节杆沿着所述第二环的径向延伸并位置可调，多个所述第二调节杆适于将所述煤岩样夹紧固定在所述第二环内，所述第一环和所述第二环的至少一者相对所述底座位置可调以使所述煤岩样的切割角度可调。
8.本发明实施例的煤岩样制作装置具有能够调整煤岩样分界面角度的优点。
9.在一些实施例中，所述煤岩样制作装置包括环形垫片，所述环形垫片包括第一垫片和第二垫片，所述环形垫片通过所述第一垫片和所述第二垫片拼合成型，所述环形垫片适于套设在所述煤岩样的外周侧，并夹紧在所述煤岩样与所述第一调节杆或所述第二调节杆之间。
10.在一些实施例中，所述第一垫片上设有多个第一槽，多个所述第一槽沿着所述环形垫片的轴向间隔布置，所述第二垫片上设有多个第二槽，多个所述第二槽沿着所述环形垫片的轴向间隔布置，所述第一调节杆或所述第二调节杆的端部适于止抵在所述第一槽或所述第二槽内。
11.在一些实施例中，所述第一调节杆螺纹装配在所述第一环上，所述第二调节杆螺纹装配在所述第二环上。
12.在一些实施例中，所述第一环和/或所述第二环与所述底座导向滑移装配，所述第一环的中心轴线的延伸方向和所述第二环的中心轴线的延伸方向一致，且所述第一环的滑移方向和/或所述第二环的滑移方向与所述第一环的中心轴线的延伸方向垂直。
13.在一些实施例中，所述煤岩样制作装置包括刀片，所述刀片设于所述底座，所述刀片的切割方向与所述第一环的滑移方向和/或所述第二环的滑移方向一致。
14.在一些实施例中，所述底座上设有滑槽，所述第一环上设有螺母部，所述螺母部配合在所述滑槽内且在所述滑槽内可滑移，所述滑槽内转动装配有螺杆，所述螺杆与所述螺母部螺纹配合，所述螺杆适于在转动时驱动所述螺母部沿着所述滑槽滑移。
15.本发明实施例的煤岩样制作方法包括如下步骤：
16.s1，将煤岩样固定在第一环和第二环内；
17.s2，将第一环和第二环连同煤岩样固定于底座；
18.s3，调整第一环的位置使煤岩样的切割角度调至设定角度；
19.s4，沿着所述设定角度切割煤岩样；
20.s5，将煤岩样拼接组合得到煤岩样。
21.在一些实施例中，步骤s1包括如下步骤：
22.s11，将煤岩样穿过第一环和第二环；
23.s12，使用夹持垫片与调节杆将煤岩样固定在第一环和第二环内。
24.在一些实施例中，步骤s5包括如下步骤：
25.s51，将步骤s4中的所述煤岩样的切割面通过胶结剂粘合形成煤岩组合体；
26.s52，将煤岩组合体置于套筒模具中；
27.s53，盖上套筒模具的顶盖并沿着煤岩组合体的轴向加压；
28.s54，将煤岩组合体轴向加压静置于套筒模具内设定时间后取出，得到拼合后的煤岩样。
附图说明
29.图1是本发明实施例的煤岩样制作装置的结构示意图。
30.图2是图1中调节杆的局部剖视示意图。
31.图3是本发明实施例的煤岩样制作方法的步骤示意图。
32.图4是图3中步骤s1的步骤示意图。
33.图5是图3中步骤s5的步骤示意图。
34.图6是套筒模具的结构示意图。
35.附图标记：
36.煤岩样1；
37.第一环21；第一调节杆211；螺母部212；第二环22；第二调节杆221；
38.环形垫片3；第一垫片31；第一槽311；第二垫片32；第二槽321；
39.底座4；滑槽41；螺杆42；
40.套筒模具5；筒身51；底盖52；顶盖53。
具体实施方式
41.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.下面结合附图描述本发明实施例的煤岩样制作装置。
43.如图1至图2所示，本发明实施例的煤岩样制作装置包括底座4、第一环21和第二环22。
44.第一环21和第二环22设于底座4，第一环21上设有多个第一调节杆211，多个第一调节杆211沿着第一环21的周向间隔布置，且第一调节杆211沿着第一环21的径向延伸并位置可调，多个第一调节杆211适于将煤岩样1夹紧固定在第一环21内，第二环22上设有多个第二调节杆221，多个第二调节杆221沿着第二环22的周向间隔布置，且第二调节杆221沿着第二环22的径向延伸并位置可调，多个第二调节杆221适于将煤岩样1夹紧固定在第二环22内，第一环21和第二环22的至少一者相对底座4位置可调以使煤岩样1的切割角度可调。
45.具体地，第一环21和第二环22位于底座4的上侧并与底座4可拆卸地相连，第一环21上设有多个第一调节杆211，第一调节杆211绕第一环21的周向布置且穿过第一环21的环壁，第一调节杆211位于第一环21内侧的长度可调，第二环22上设有多个第二调节杆221，第二调节杆221绕第二环22的周向布置且穿过第二环22的环壁，第二调节杆221位于第二环22内侧的长度可调。
46.煤岩样1穿过第一环21和第二环22布置，第一调节杆211将煤岩样1固定在第一环21内，且第一调节杆211的轴向相对于煤岩样1轴向的夹角可调，第二调节杆221将煤岩样1固定在第二环22内，且第二调节杆221的轴向相对于煤岩样1轴向的夹角可调，当调整第一环21相对于底座4的位置时，煤岩样1位于第一环21内的部分随着第一环21移动,从而使煤岩样1的轴线方向发生偏移。
47.需要说明的是，煤岩样制作装置包括刀片(图中未示出)，刀片沿前后方向移动以切割煤岩样1，切割角度即为煤岩样1的轴向与前后方向的夹角，当刀片切割煤岩样1后，煤岩样1的断面与轴向的夹角与切割角度相等。由此，当第一环21相对于底座4的位置变化时，煤岩样1的轴线方向随之移动，切割角度也随着第一环21相对于底座4的位置调整而变化。
48.本发明实施例的煤岩样制作装置通过第一调节杆211将煤岩样1与第一环21固定相连，通过第二调节杆221将煤岩样1与第二环22固定相连，第一环21相对于底座4的位置变化时，煤岩样1的轴线方向随之移动，切割角度也随着第一环21相对于底座4的位置调整而变化，使煤岩样1的断面相对于煤岩样1轴向的夹角角度可调。由此，本发明实施例的煤岩样制作装置制作的煤岩样1的断面角度可调。
49.在一些实施例中，煤岩样制作装置包括环形垫片3，环形垫片3包括第一垫片31和第二垫片32，环形垫片3通过第一垫片31和第二垫片32拼合成型，环形垫片3适于套设在煤岩样1的外周侧，并夹紧在煤岩样1与第一调节杆211或第二调节杆221之间。
50.具体地，第一垫片31和第二垫片32的截面形状为半圆形，第一垫片31和第二垫片32的内径相同，从而第一垫片31和第二垫片32拼组形成的环形垫片3的内腔的截面形状为圆形，且环形垫片3的内腔的直径与煤岩样1的直径相同。
51.由此。环形垫片3套设在煤岩样1的外周侧并且与煤岩样1的外壁贴合以增大环形垫片3和煤岩样1的接触面积，第一调节杆211和第二调节杆221靠近煤岩样1的一端止抵于
环形垫片3的外壁，将环形垫片3连同煤岩样1固定在第一环21或第二环22内。
52.在一些实施例中，第一垫片31上设有多个第一槽311，多个第一槽311沿着环形垫片3的轴向间隔布置，第二垫片32上设有多个第二槽321，多个第二槽321沿着环形垫片3的轴向间隔布置，第一调节杆211或第二调节杆221的端部适于止抵在第一槽311或第二槽321内。
53.具体地，第一槽311位于第一垫片31的外周侧，第一槽311沿着环形垫片3的周向延伸，多个第一槽311沿着环形垫片3的轴向并行间隔布置，第二槽321位于第二垫片32的外周侧，第二槽321沿着环形垫片3的周向延伸，多个第二槽321沿着环形垫片3的轴向并行间隔布置。
54.第一槽311和第二槽321的截面形状是圆形，且第一槽311和第二槽321的半径相同，第一槽311和第二槽321的半径大于第一调节杆211和第二调节杆221的径向尺寸。由此，第一调节杆211或第二调节杆221的端部可以伸入第一槽311或第二槽321内并止抵在第一槽311或第二槽321内，从而增加第一调节杆211或第二调节杆221相对于环形垫片3的摩擦，防止第一调节杆211或第二调节杆221和环形垫片3之间打滑。
55.在一些实施例中，第一调节杆211螺纹装配在第一环21上，第二调节杆221螺纹装配在第二环22上。
56.具体地，第一环21或第二环22上设有多个螺纹孔(图中未示出)，多个螺纹孔沿第一环21或第二环22的周向间隔布置，第一调节杆211外周侧设置有外螺纹以供第一调节杆211与第一环21上的螺纹孔旋和，第二调节杆221外周侧设置有外螺纹以供第二调节杆221与第二环22上的螺纹孔旋和。
57.由此，通过旋转第一调节杆211可以调整第一调节杆211位于第一环21内的长度，通过旋转第二调节杆221可以调整第二调节杆221位于第二环22内的长度，且第一调节杆211和第一环21之间可以自锁防止滑动，第二调节杆221和第二环22之间可以自锁防止滑动。
58.在一些实施例中，第一环21和/或第二环22与底座4导向滑移装配，第一环21的中心轴线的延伸方向和第二环22的中心轴线的延伸方向一致，且第一环21的滑移方向和/或第二环22的滑移方向与第一环21的中心轴线的延伸方向垂直。
59.具体地，第一环21与底座4导向滑移装配，第一环21与第二环22平行间隔布置，且第一环21和第二环22的中心轴向沿左右方向布置，第一环21可以相对于底座4沿着前后方向滑移。
60.由此，当第一环21相对于底座4前后滑移时，第一环21的中心轴线与第二环22的中心轴线的间距随着第一环21相对于底座4位置变化而变化，煤岩样1的轴线方向在水平面内前后摆动与前后方向的夹角随之变化，从而调整切割角度。
61.在一些实施例中，煤岩样制作装置包括刀片，刀片设于底座4，刀片的切割方向与第一环21的滑移方向和/或第二环22的滑移方向一致。
62.具体地，刀片是旋转刀片，刀片的转轴沿左右方向布置，且刀片可以沿前后方向移动，刀片位于第一环21的端面和第二环22的端面之间且与第一环21和第二环22保持间隔，刀片前后移动时可以穿过第一环21与第二环22之间。由此，刀片能将固定在第一环21与第二环22之间的煤岩样1沿前后方向切断。
63.在一些实施例中，底座4上设有滑槽41，第一环21上设有螺母部212，螺母部212配合在滑槽41内且在滑槽41内可滑移，滑槽41内转动装配有螺杆42，螺杆42与螺母部212螺纹配合，螺杆42适于在转动时驱动螺母部212沿着滑槽41滑移。
64.具体地，滑槽41沿前后方向延伸，螺母部212滑动配合在滑槽41中并沿前后方向滑动，当螺母部212沿前后方向滑动时，第一环21随着螺母部212前后滑动，当第一环21中设有煤岩样1时煤岩样1的一端随着螺母部212前后滑动而摆动。
65.螺杆42沿前后方向延伸且与螺母部212螺纹配合，当螺杆42旋转时螺母部212沿着螺杆42的径向移动，从而旋转螺杆42驱动螺母部212前后移动。由此，一方面螺杆42与螺母通过螺纹配合使螺母部212前后位置精准，另一方面螺杆42与螺母传动平稳，避免在调整第一环21的前后位置时产生剧烈振动影响煤岩样1与第一环21和第二环22间的连接强度。
66.下面结合附图描述本发明实施例的煤岩样制作方法。
67.如图3至图5所示，本发明实施例的煤岩样制作方法包括如下步骤：
68.s1，将煤岩样1固定在第一环21和第二环22内；具体地，将煤岩样1穿过第一环21和第二环22并且与第一环21和第二环22固定连接。
69.s2，将第一环21和第二环22连同煤岩样1固定于底座4；具体地，调整第一环21和第二环22在煤岩样1的轴向上的间距，将第二环22固定在底板上，将第一环21与螺母部212相连。
70.s3，调整第一环21的位置使煤岩样1的切割角度调至设定角度；具体地，通过旋转螺杆42调整螺母部212的前后位置，从而调整第一环21与第二环22在前后方向的间距，将煤岩样1的轴向与前后方向的夹角调整为设定角度。
71.s4，沿着设定角度切割煤岩样1；具体地，刀片前后移动至第一环21和第二环22之间，刀片在移动时持续旋转将煤岩样1以相同的切割角度切断。
72.s5，将煤岩样1拼接组合得到煤岩样1。具体地，将以相同切割角度切开的煤岩样1的轴向重合，并将煤岩样1的断面拼接在一起形成煤岩组合体，对煤岩组合体加工得到煤岩样1。
73.在一些实施例中，步骤s1包括如下步骤：
74.s11，将煤岩样1穿过第一环21和第二环22；具体地，煤岩样1具有中心轴线，第一环21位于第二环22的左侧，煤岩样1的左端位于第一环21的左侧，煤岩样1的右端位于第二环22的右侧，且部分煤岩样1位于第一环21和第二环22的内部。
75.s12，使用夹持垫片与调节杆将煤岩样1固定在第一环21和第二环22内。具体地，将第一垫片31和第二垫片32拼接成环形垫片3后套设在煤岩样1的外周侧，然后调整环形垫片3沿煤岩样1轴向的位置，使环形垫片3位于煤岩样1与第一环21或第二环22之间，旋转第一调节杆211使第一调节杆211的一端止抵于环形垫片3的外壁，旋转第二调节杆221使第二调节杆221的一端止抵于环形垫片3的外壁，从而将煤岩样1固定在第一环21和第二环22内。
76.在一些实施例中，步骤s5包括如下步骤：
77.s51，将步骤s4中的煤岩样1的切割面通过胶结剂粘合形成煤岩组合体；具体地，调整切割后的煤岩样1的角度，使煤岩样1的轴向重合，然后将煤岩样1的断面通过胶结剂拼接在一起，从而将煤岩样1粘合形成圆柱状的煤岩组合体。
78.s52，将煤岩组合体置于套筒模具5中；具体地，如图6所示，套筒模具5包括顶盖53、
筒身51和底盖52，筒身51具有圆柱内腔，圆柱内腔的直径与步骤s52中的煤岩组合体的直径相同，将筒身51和底盖52连接后把步骤s52中的煤岩组合体放入筒身51内。
79.s53，盖上套筒模具5的顶盖53并沿着煤岩组合体的轴向加压；具体地，将顶盖53与筒身51相连且部分顶盖53配合伸入内腔中，顶盖53的伸入内腔的一端与煤岩组合体相接并对煤岩组合体的轴向加压，以将煤岩组合体的煤岩样1的分界面拼合。
80.s54，将煤岩组合体轴向加压静置于套筒模具5内设定时间后取出，得到拼合后的煤岩样1。具体地，持续对煤岩组合体的轴向加压并加压设定时间，煤岩组合体在套筒模具5中加压静置设定时间后，煤岩组合体的煤岩样1完全粘合，此时煤岩组合体的结构强度与实际环境中煤岩组合体的结构强度相同，将完全粘合后的煤岩组合体取出得到煤岩样1。
81.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
82.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
83.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
84.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
85.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
86.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。