CN107589026A - 一种冲击地压模拟装置及无线数据采集*** - Google Patents

一种冲击地压模拟装置及无线数据采集*** Download PDF

Info

Publication number
CN107589026A
CN107589026A CN201710790367.1A CN201710790367A CN107589026A CN 107589026 A CN107589026 A CN 107589026A CN 201710790367 A CN201710790367 A CN 201710790367A CN 107589026 A CN107589026 A CN 107589026A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wireless
bump
balancing gate
gate pit
face
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710790367.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107589026B (zh
Inventor
崔铁军
李莎莎
韩光
王来贵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liaoning Technical University
Original Assignee
Liaoning Technical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liaoning Technical University filed Critical Liaoning Technical University
Priority to CN201710790367.1A priority Critical patent/CN107589026B/zh
Publication of CN107589026A publication Critical patent/CN107589026A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107589026B publication Critical patent/CN107589026B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明公开了一种冲击地压模拟装置及无线数据采集***，所述装置包含试验机空腔设计及无线数据监测***设计；其特征在于：所述试验机空腔包括开启机构、部分开启面、全部开启面、试验机空腔及未改造的压力室；无线数据采集***包括无线应力采集装置、无线振动记录装置、无线高速照相机、无线高速照相机、无线高速照相机、主机、服务器、无线传输设备。具有独创的压力室开启面设计和开启机构设计。在开启面垂直方向两侧且水平地设置2台高速照相机，位于压力室两侧2m距离；正对开启面设置1台高速照相机，与该面距离2m，用以记录冲击地压过程。实施实验过程中现场无需人员，进而保证人员安全。

Description

一种冲击地压模拟装置及无线数据采集***
技术领域
本发明涉及矿山安全工程技术领域。特别是涉及冲击地压实验室模拟。
背景技术
冲击地压普遍发生于矿业工程和地下工程中，造成严重经济损失、人员伤亡及恶劣的社会影响，是社会和政府重点关注的工业灾害之一。
一般地，根据煤(岩)体受力情况，开采诱发冲击地压一般可分三类，其中煤(岩)体压应力型冲击地压是采掘过程中最常见的发生形式，约占总数80％，如辽宁抚顺、阜新，山东新文、开滦、唐山，四川天池等煤矿，是冲击地压研究的关键问题。中国工程院钱七虎院士指出，严重的岩爆像小地震一样，可将几吨重的石块弹射到几十米以外，释放的能量相当于200多吨TNT***。冲击地压一般伴随着煤(岩)体变形、破裂分离、抛射和坍塌现象；造成大量机械设备损坏、巷道破坏和人员伤亡；直接经济损失少则几十万，多则上千万。煤炭科学研究总院齐庆新教授认为压应力型冲击地压主要与埋深和岩体储能条件有关。但近几年浅部矿井也出现冲击地压现象，如：乌东矿仅150m左右；华亭矿区华亭矿发生冲击地压也是在300m左右。甚至一些没有冲击倾向性的矿井也有发生，如徐州权台矿、平顶山十矿和北京大安山矿等。
根据对冲击地压灾害的实地考察、相关文献统计和申请者前期研究成果，表明随着埋深和储能增加，压应力型冲击地压发生全过程所包含的子过程顺序一般为变形→破裂分离→飞石抛射→坍塌。但由于其发生具有快速、猛烈等特点使灾害现场难以捕捉，在实验情况下通常也难以模拟，造成相关研究较少。
综上，冲击地压的发生特点使实验和现场难以全面捕捉发生全过程，导致冲击地压模拟和预测预防技术水平较低。所以研制冲击地压实验装置对于本领域研究者是迫在眉睫且极具挑战的研究任务。
发明内容
本发明的目的是提供一种冲击地压实验室模拟装置及无线数据采集***，改造压力机并设置数据采集***，模拟规定尺寸岩体试件受垂直正压力后解除一侧约束发生的破坏过程，即模拟冲击地压过程。本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种冲击地压模拟装置及无线数据采集***，所述装置包含试验机空腔设计及无线数据监测***设计；其特征在于：所述试验机空腔包括开启机构、部分开启面、全部开启面、试验机空腔及未改造的压力室；无线数据采集***包括无线应力采集装置、振动记录装置、无线高速照相机、无线高速照相机、无线高速照相机、主机、服务器、无线传输设备。
一种冲击地压模拟装置及无线数据采集***，其特征在于试验机空腔设计，利用500T试验机三轴实验压力室改装，可提供最大20MPa垂直主应力，对试件分别模拟4～20MPa，间隔2MPa的垂直主应力进行压应力型冲击地压实验；压力室采用20mm钢板作为水平四面材料提供围压约束，腔体尺寸为500mm×500mm×500mm；水平四面约束中三面设计为固定，另一面为可开启；可开启一侧解除围压形式为两种，全部开启，即解除一侧全部围压500mm×500mm；部分开启，即解除一侧围压区域为该面中心200mm×200mm；开启机构设计为将该面矩形钢板按对角线分割为四部分，外四边与压力室铰接，中心位置用机构相连；加压时机构锁紧，四面对试件约束；模拟开挖时弹性装置使开启面四部分迅速同时开放；开启机构由主机根据垂直主应力控制；压力室底部固定，上部施加垂直主应力。
一种冲击地压模拟装置及无线数据采集***，其特征在于无线数据采集***设计，无线应力采集装置设置于压力室顶部中心处内侧；无线振动记录装置设置于固定约束面中心外侧，无线振动记录装置设置一个；在开启面垂直方向两侧且水平地设置2台高速照相机，位于压力室两侧2m距离，用以拍摄冲击地压过程中解除一侧围压后侧向煤岩破坏情况；正对开启面设置1台高速照相机，与该面距离2m，用以拍摄解除一侧围压后正向破坏情况。
一种冲击地压模拟装置及无线数据采集***，其特征在于冲击地压模拟实验方案，①压力室一侧完全解除围压：利用试验机对试件施加4～20MPa，间隔2MPa的垂直主应力；完全解除一侧围压，将该侧试件完全暴露，观察并记录施加不同垂直正应力时的试件破坏过程；②压力室一侧不完全解除围压：试件在上述相同工况下，在该侧中心位置200mm×200mm范围解除一侧部分围压，观察并记录施加不同垂直正应力时的试件破坏过程。
本发明涉及的一种冲击地压模拟装置及无线数据采集***，具有以下优点：
本发明提供的冲击地压模拟装置结构简单，便于实现。
本发明提供的冲击地压无线数据采集***，布置方便，观测记录数据效率高，费用低；且为无线数据传输方式。
本发明提供的冲击地压模拟装置中，具有独创的压力室开启面设计和开启机构设计。保证了冲击地压的模拟效果。
本发明提供的一种冲击地压模拟装置及无线数据采集***，在实验过程和数据监测过程中无需人员操作。考虑到冲击地压过程可能对操作人员的伤害，装置设计为实验过程中无需现场操作。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1冲击地压模拟装置及数据采集装置正视图
图2冲击地压模拟装置及数据采集装置俯视图
其中：液压试验机1、无线应力采集装置2、无线振动记录装置3、无线高速照相机4、无线高速照相机5、无线高速照相机6、开启机构7、部分开启面8(200mm×200mm)、全部开启面9(500mm×500mm)、试验机空腔的水平三侧约束面10(500mm×500mm)、主机11、服务器12、无线传输设备13。
具体实施方式
压力室空腔改造实施方式：压力室水平三侧固定约束面10为20mm钢板，尺寸500mm×500mm；部分开启面8为20mm钢板，尺寸200mm×200mm；全部开启面9为20mm钢板，尺寸500mm×500mm。开启机构7设计为将该面矩形钢板按对角线分割为四部分，外四边与压力室铰接，中心位置用机构相连。加压时机构锁紧，四面对试件约束；模拟开挖时弹性装置使开启面四部分迅速同时开放。
无线数据采集***布置实施方式：无线应力采集装置2设置于压力室顶部中心处内侧；无线振动记录装置3设置于固定约束面中心外侧，无线振动记录装置设置一个；在开启面垂直方向两侧且水平地设置2台高速照相机4和5，位于压力室两侧2m距离，用以拍摄冲击地压过程中解除一侧围压后侧向煤岩破坏情况；正对开启面设置1台高速照相机6，与该面距离2m，用以拍摄解除一侧围压后正向破坏情况。
冲击地压模拟实验方案实施方式，①压力室一侧完全解除围压：利用试验机对试件施加4～20MPa，间隔2MPa的垂直主应力；完全解除一侧围压，将该侧试件完全暴露，观察并记录施加不同垂直正应力时的试件破坏过程；②压力室一侧不完全解除围压：试件在上述相同工况下，在该侧中心位置200mm×200mm范围解除一侧部分围压，观察并记录施加不同垂直正应力时的试件破坏过程。
装置操作实施方式：以阜新煤矿区矿井现场得到煤(岩)制备试件，尺寸为500mm×500mm×500mm。利用500T试验机，改装(500mm×500mm×500mm)三轴实验压力室，可提供最大20MPa垂直主应力(约埋深800m)。对试件分别模拟4～20MPa，间隔2MPa的垂直主应力进行压应力型冲击地压实验。
具体操作方式如下：
1)将制备好的试件放入压力室空腔。
2)可开启部分9和8用开启机构锁死，形成压力室水平四面约束。
3)设置无线应力采集装置2、无线振动记录装置3、无线高速照相机4、无线高速照相机5、无线高速照相机6，并使这些装置处于工作状态。
4)启动主机11、服务器12、无线传输设备13，工作人员撤出实验现场。
5)通过主机启动液压试验机1，并设定开启机构7开启预定压力值。
6)实施冲击地压实验，当无线应力采集装置2监测到预定压力值，开启机构7通过弹簧装置使可开启部分9或8开启，模拟冲击地压发生。
7)从开始施加垂直正应力，无线应力采集装置2、无线振动记录装置3开始工作进行记录。
8)开启机构7开启后，无线高速照相机4、无线高速照相机5、无线高速照相机6开始记录冲击地压过程。
9)根据上述记录数据或这些数据的二次计算进行冲击地压过程分析。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种冲击地压模拟装置及无线数据采集***，所述装置包含试验机空腔设计及无线数据监测***设计；其特征在于：所述试验机空腔包括开启机构、部分开启面、全部开启面、试验机空腔及未改造的压力室；无线数据采集***包括无线应力采集装置、无线振动记录装置、无线高速照相机、无线高速照相机、无线高速照相机、主机、服务器、无线传输设备。
2.一种冲击地压模拟装置及无线数据采集***，其特征在于试验机空腔设计，利用500T试验机三轴实验压力室改装，可提供最大20MPa垂直主应力，对试件分别模拟4～20MPa，间隔2MPa的垂直主应力进行压应力型冲击地压实验；压力室采用20mm钢板作为水平四面材料提供围压约束，腔体尺寸为500mm×500mm×500mm；水平四面约束中三面设计为固定，另一面为可开启；可开启一侧解除围压形式为两种，全部开启，即解除一侧全部围压500mm×500mm；部分开启，即解除一侧围压区域为该面中心200mm×200mm；开启机构设计为将该面矩形钢板按对角线分割为四部分，外四边与压力室铰接，中心位置用机构相连；加压时机构锁紧，四面对试件约束；模拟开挖时弹性装置使开启面四部分迅速同时开放；开启机构由主机根据垂直主应力控制；压力室底部固定，上部施加垂直主应力。
3.一种冲击地压模拟装置及无线数据采集***，其特征在于无线数据采集***设计，无线应力采集装置设置于压力室顶部中心处内侧；无线振动记录装置设置于固定约束面中心外侧，无线振动记录装置设置一个；在开启面垂直方向两侧且水平地设置2台高速照相机，位于压力室两侧2m距离，用以拍摄冲击地压过程中解除一侧围压后侧向煤岩破坏情况；正对开启面设置1台高速照相机，与该面距离2m，用以拍摄解除一侧围压后正向破坏情况。
4.一种冲击地压模拟装置及无线数据采集***，其特征在于冲击地压模拟实验方案，①压力室一侧完全解除围压：利用试验机对试件施加4～20MPa，间隔2MPa的垂直主应力；完全解除一侧围压，将该侧试件完全暴露，观察并记录施加不同垂直正应力时的试件破坏过程；②压力室一侧不完全解除围压：试件在上述相同工况下，在该侧中心位置200mm×200mm范围解除一侧部分围压，观察并记录施加不同垂直正应力时的试件破坏过程。
CN201710790367.1A 2017-09-05 2017-09-05 一种冲击地压模拟装置 Active CN107589026B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710790367.1A CN107589026B (zh) 2017-09-05 2017-09-05 一种冲击地压模拟装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710790367.1A CN107589026B (zh) 2017-09-05 2017-09-05 一种冲击地压模拟装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107589026A true CN107589026A (zh) 2018-01-16
CN107589026B CN107589026B (zh) 2020-09-11

Family

ID=61052008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710790367.1A Active CN107589026B (zh) 2017-09-05 2017-09-05 一种冲击地压模拟装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107589026B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111238757A (zh) * 2020-02-05 2020-06-05 山东科技大学 一种用于冲击地压工况下液压支架性能的综合试验***及应用
CN111638134A (zh) * 2020-08-03 2020-09-08 中南大学 岩石真三轴试验***及其全场应变监测装置与监测方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD209529A1 (de) * 1982-08-12 1984-05-09 Klaus Thoma Verfahren zur ermittlung der gebirgsschlagneigung von homogenen gesteinen
CN103104294A (zh) * 2013-02-01 2013-05-15 湖南科技大学 一种冲击地压的预测方法
CN103344491A (zh) * 2013-06-27 2013-10-09 华北水利水电大学 一种基于静载和***荷载共同作用下巷道冲击地压的模拟方法
CN103471914A (zh) * 2013-09-18 2013-12-25 山东科技大学 冲击地压真三轴模拟试验***
CN104390859A (zh) * 2014-11-18 2015-03-04 山东科技大学 三向刚性加载冲击地压真三轴模拟试验装置
CN204405454U (zh) * 2015-02-03 2015-06-17 山东科技大学 冲击地压真三轴模拟试验装置
CN205562823U (zh) * 2016-04-28 2016-09-07 西南交通大学 一种岩爆预测***
CN106248508A (zh) * 2016-08-11 2016-12-21 何满潮 模拟应变岩爆的实验方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD209529A1 (de) * 1982-08-12 1984-05-09 Klaus Thoma Verfahren zur ermittlung der gebirgsschlagneigung von homogenen gesteinen
CN103104294A (zh) * 2013-02-01 2013-05-15 湖南科技大学 一种冲击地压的预测方法
CN103344491A (zh) * 2013-06-27 2013-10-09 华北水利水电大学 一种基于静载和***荷载共同作用下巷道冲击地压的模拟方法
CN103471914A (zh) * 2013-09-18 2013-12-25 山东科技大学 冲击地压真三轴模拟试验***
CN104390859A (zh) * 2014-11-18 2015-03-04 山东科技大学 三向刚性加载冲击地压真三轴模拟试验装置
CN204405454U (zh) * 2015-02-03 2015-06-17 山东科技大学 冲击地压真三轴模拟试验装置
CN205562823U (zh) * 2016-04-28 2016-09-07 西南交通大学 一种岩爆预测***
CN106248508A (zh) * 2016-08-11 2016-12-21 何满潮 模拟应变岩爆的实验方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111238757A (zh) * 2020-02-05 2020-06-05 山东科技大学 一种用于冲击地压工况下液压支架性能的综合试验***及应用
CN111638134A (zh) * 2020-08-03 2020-09-08 中南大学 岩石真三轴试验***及其全场应变监测装置与监测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107589026B (zh) 2020-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cai Prediction and prevention of rockburst in metal mines–A case study of Sanshandao gold mine
Li et al. Dynamic stress concentration and energy evolution of deep-buried tunnels under blasting loads
Liu et al. Experimental investigation on occurrence of gassy coal extrusion in coalmine
Zhao et al. Influence of unloading rate on the strainburst characteristics of Beishan granite under true-triaxial unloading conditions
Zhao et al. Influence of specimen height-to-width ratio on the strainburst characteristics of Tianhu granite under true-triaxial unloading conditions
Su et al. True triaxial experimental study of rockbursts induced by ramp and cyclic dynamic disturbances
Zhu et al. 2D numerical simulation on excavation damaged zone induced by dynamic stress redistribution
Li et al. A physical and numerical investigation of the failure mechanism of weak rocks surrounding tunnels
He et al. Excavation compensation method and key technology for surrounding rock control
Zhang et al. Experimental study on intensity and energy evolution of deep coal and gas outburst
CN107589026A (zh) 一种冲击地压模拟装置及无线数据采集***
Li et al. Dynamic response of existing tunnel under cylindrical unloading wave
Gu et al. The role of porosity in the dynamic disturbance resistance of water-saturated coal
Zhou et al. Rapid gas desorption and its impact on gas-coal outbursts as two-phase flows
Liu et al. Characteristics of electromagnetic radiation signal of coal and rock under uniaxial compression and its field application
Tang et al. Evolution characteristics of precursor information of coal and gas outburst in deep rock cross-cut coal uncovering
Jiang et al. Experimental study on the failure characteristics of granite subjected to weak dynamic disturbance under different σ 3 conditions
Gao et al. Investigation on the vibration effect of shock wave in rock burst by in situ microseismic monitoring
Tian et al. Research on infrared radiation response and energy dissipation characteristics of sandstone crushing under impact load
Wang et al. Evolution and control mechanism of rockburst in rock anchored by new energy-absorbing material
Ming et al. Field test and numerical simulation of initial support effect of negative Poisson's ratio anchor cable under strong impact and vibration
Rógenes et al. The Continuum Voronoi Block Model for simulation of fracture process in hard rocks
CN208621279U (zh) 一种油气管道冲击灾害模拟实验平台
Meng et al. Gas pressure, in-situ stress and coal strength effects on the evolution process of coal and gas outbursts based on the experimental data
Wang et al. A novel experimental technique to simulate shock behaviour and bursting failure of roadways

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant