CN101982753A - 一种用于煤矸石三维压缩物理试验的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于煤矸石三维压缩物理试验的试验装置，其包括底座板，该底座板上设置有前侧板与后侧板，前侧板、后侧板以及底座板形成一基框，前侧板与后侧板之间设置有能沿该基框左右移动的左侧板与右侧板，左侧板与右侧板上分别设置有千斤顶，前侧板、后侧板、左侧板与右侧板的上沿形成一用于放置施压板的开口，底座板上设置有一传感器；前侧板、后侧板、左侧板与右侧板形成一用于放置煤矸石的容纳空间。本发明通过前侧板、后侧板、左侧板与右侧板形成一用于放置煤矸石的容纳空间，提高了对煤矸石进行试验的精确率，尤其是可以通过本发明的试验装置测试深部煤层的相关数据，拓展了其应用范围。

Description

一种用于煤矸石三维压缩物理试验的试验装置 

技术领域

本发明涉及一种测试煤矸石的试验装置，尤其涉及一种用于煤矸石三维压缩物理试验的试验装置。 

背景技术

相似材料模拟研究是目前矿山工业中矿山压力的研究手段之一，是近百年来矿山研究中的一个新领域，相似模拟正从不断实践和研究中得到完善和发展。相似研究是根据前苏联学者兹涅佐夫提出的相似理论，并以此为依据而形成的一整套从物理试验、力学试验、模型试验直到工程实践的研究方法，为矿山压力的测定在实验室中观测矿山压力提供了一条新路子。 

相似模拟可分为两种：一种是实验室中的物理模型法，这是一种利用实物的方法，统称相似模拟。首先测定工作面岩层的物理力学参数，然后在一定的模型架中以一定比例制成模型，使其物理力学性质按相同比例变化，以模拟的方法去分析研究现场真实的全过程及规律，这种方法就叫相似模拟法。另一种是数学模拟法，使用电子计算机按一定的程序开发替代物理过程进行模拟计算而取得结果。 

用相似模拟法进行矿压研究可起到的作用如下： 

辅助矿山压力的现场实测研究，能取得更完美的效果。现场矿山压力研究，需要较多的人力、物力，付出的工作量很大，耗时多，周期长，费用大，而围岩的变化过程和内应力作用情况都不可能直接观测到，在观测时又经常受到生产活动的影响，难以取得较好的成果。模型试验可以直接观测到矿山压力实验的整个过程和内应力作用情况，能人为地改变矿山压力中围岩的条件进行新技术、新方案的试验，并且能提供较有价值的参考数据，从而解决目前理论分析中尚不能解决的一些难题。但是，相似模拟方法也有一定的局限性，现场岩石力学及矿山压力的活动规律、受力状态等比较复杂，弱面、层理、节理较多，发育不同，直接影响了矿山压力的活动规律。因此，相似模拟方法必须与现场实测、理论分析等方法相互配合使用，方可达到预期的效果。 

总之，相似模型试验是否取得与矿山现场相似的结果，取决于对岩层的物理、力学性质的提取，取决于相似材料的选择和模型制作技术的优势，尤其取决于试验台设计制作水平的高低。目前的一些三维物理模拟实验台主要存在如下问题： 

一是无法模拟复杂构造应力作用下煤矸石压缩实验。 

二是对模型体的变形观测上仅仅停留在模型的表面，不能深入观测模型内部的变化。 

三是无法模拟深部煤层的开采。 

由此可见，现有技术有待于更进一步的改进和发展。 

发明内容

本发明为解决上述现有技术中的缺陷提供一种用于煤矸石三维压缩物理试验的试验装置，以提高对煤矸石进行试验的精确率，拓展其应用范围。 

为解决上述技术问题，本发明方案包括： 

一种用于煤矸石三维压缩物理试验的试验装置，其包括底座板，其中，该底座板上设置有前侧板与后侧板，前侧板、后侧板以及底座板形成一基框，前侧板与后侧板之间设置有能沿该基框左右移动的左侧板与右侧板，左侧板与右侧板上分别设置有千斤顶，前侧板、后侧板、左侧板与右侧板的上沿形成一用于放置施压板的开口，底座板上设置有一传感器；前侧板、后侧板、左侧板与右侧板形成一用于放置煤矸石的容纳空间。 

所述的试验装置，其中，上述前侧板与后侧板相对面的上部与下部分别设置有前侧板滑道，前侧板滑道沿前侧板长度方向布置，后侧板与前侧板相对面的上部与下部分别设置有后侧板滑道，后侧板滑道的布置方向与前侧板的布置方向相同，底座板上设置有底座板滑道，底座板滑道的布置方向与前侧板的布置方向相同，左侧板的对应边沿上分别设置有与对应前侧板滑道、后侧板滑道、底座板滑道相适配的左侧板凸棱，右侧板的对应边沿上分别设置有与对应前侧板滑道、后侧板滑道、底座板滑道相适配的右侧板凸棱。 

所述的试验装置，其中，上述前侧板上设置有一玻璃观察窗。 

本发明提供的一种用于煤矸石三维压缩物理试验的试验装置，通过前侧板、后侧板、左侧板与右侧板形成一用于放置煤矸石的容纳空间，将煤矸石放置在该容纳空间内，通过左侧板、右侧板以及放置在开口处的施压板向煤矸石施加压力，来测试煤矸石的相关数据，并通过传感器传递到相关设备中进行分析，提高了对煤矸石进行试验的精确率，尤其是可以通过本发明的试验装置测试深部煤层的相关数据，拓展了其应用范围。 

附图说明

图1是本发明中试验装置的剖面结构简图； 

图2是本发明中后侧板、右侧板以及底座板结合的结构简图； 

图3是本发明中右侧板的结构简图； 

图4是本发明中前侧板、后侧板、左侧板与右侧板形成容纳空间的结构简图。 

具体实施方式

本发明提供了一种用于煤矸石三维压缩物理试验的试验装置，为了使本发明的目的、技术方案以及优点更清楚、明确，以下将结合附图与实施例，对本发明进一步详细说明。 

本发明提供了一种用于煤矸石三维压缩物理试验的试验装置，通过框架模式对煤矸石施加压力，使煤矸石受压更均匀，提高了模拟煤矸石地下受力的相似程度，并通过传感器将数据传递到相关设备，提高了对煤矸石进行试验的精确率，拓展了其应用范围。如图1与图 4所示的，用于煤矸石三维压缩物理试验的试验装置包括底座板1，该底座板1上设置有前侧板2与后侧板3，前侧板2、后侧板3以及底座板1形成一基框，前侧板2与后侧板3之间设置有能沿该基框左右移动的左侧板4与右侧板5，左侧板4与右侧板5上分别设置有千斤顶6，千斤顶6可以分别与泵站7相连通，为千斤顶6提供动力，保证了试验装置运行的稳定性，显然的，千斤顶6可以采用现有技术中任一已有的形式。 

前侧板2、后侧板3、左侧板4与右侧板5的上沿形成一用于放置施压板8的开口，施压板8可以采用现有技术中已有的任何形式，比如施压板8与泵站9相连通，保证了施压板8能够提供足够的压力。 

底座板1上设置有一传感器；前侧板2、后侧板3、左侧板4与右侧板5形成一用于放置煤矸石的容纳空间9，将煤矸石放置在容纳空间9内，通过左侧板4、右侧板5以及施压板8施加相应的压力，然后传感器将数据传输到相关设备进行分析，显然关于信息传输、分析等技术现有技术已非常成熟，在此不再赘述。 

为了更进一步提高本发明的性能，如图2与图3所示的，前侧板2与后侧板3相对面的上部与下部分别设置有前侧板滑道，前侧板滑道沿前侧板2长度方向布置，后侧板3与前侧板2相对面的上部与下部分别设置有后侧板滑道10，后侧板滑道10的布置方向与前侧板的布置方向相同，底座板1上设置有底座板滑道11，底座板滑道11的布置方向与前侧板的布置方向相同，左侧板4的对应边沿上分别设置有与对应前侧板滑道、后侧板滑道10、底座板滑道11相适配的左侧板凸棱，右侧板5的对应边沿上分别设置有与对应前侧板滑道、后侧板滑道10、底座板滑道11相适配的右侧板凸棱12。当然左侧板4与右侧板5沿基框左右滑动的结构方式现有技术中还有其他方式，但本发明采用的结构为最优方案，提高了本发明运行的稳定性与安全性。 

更进一步的，前侧板2上设置有一玻璃观察窗，方便了用户观察煤矸石受到压力时的各种变化。 

本发明提供的一种用于煤矸石三维压缩物理试验的试验装置一般采用焊接框架，具有足够的刚度，可以模拟分析煤矸石的在不同侧压状态实验，而施压板8一般可以承受的最大压力为1000千克，保证了本发明的稳定实施。本发明可以实现不同侧压和竖向压力组合加载，具有较大灵活性；通过内置传感器，可自动测量压缩过程中煤矸石的力学行为，还可以通过观察窗能直接观察煤矸石压缩过程中的变化，是现有技术的极大进步。 

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换、简单组合等多种变形，这些均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (3)

1.一种用于煤矸石三维压缩物理试验的试验装置，其包括底座板，其特征在于：该底座板上设置有前侧板与后侧板，前侧板、后侧板以及底座板形成一基框，前侧板与后侧板之间设置有能沿该基框左右移动的左侧板与右侧板，左侧板与右侧板上分别设置有千斤顶，前侧板、后侧板、左侧板与右侧板的上沿形成一用于放置施压板的开口，底座板上设置有一传感器；前侧板、后侧板、左侧板与右侧板形成一用于放置煤矸石的容纳空间。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：上述前侧板与后侧板相对面的上部与下部分别设置有前侧板滑道，前侧板滑道沿前侧板长度方向布置，后侧板与前侧板相对面的上部与下部分别设置有后侧板滑道，后侧板滑道的布置方向与前侧板的布置方向相同，底座板上设置有底座板滑道，底座板滑道的布置方向与前侧板的布置方向相同，左侧板的对应边沿上分别设置有与对应前侧板滑道、后侧板滑道、底座板滑道相适配的左侧板凸棱，右侧板的对应边沿上分别设置有与对应前侧板滑道、后侧板滑道、底座板滑道相适配的右侧板凸棱。

3.根据权利要求1或2所述的试验装置，其特征在于：上述前侧板上设置有一玻璃观察窗。

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