CN108627377A - 一种裂隙预制仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种裂隙预制仪，包括固定盒(701)和设置在其中的多个刀片驱动装置，所述刀片驱动装置包括固定套(702)、第二伸缩杆(703)、弹簧(704)和裂隙刀片(705)；所述固定套(702)为中空结构，套设在所述裂隙刀片(705)的中部，所述第二伸缩杆(703)为能够伸缩的小型液压支柱，所述裂隙刀片(705)和所述固定套(702)倾斜设置，在所述固定盒(701)内设置有控制单元，在所述固定盒(701)的外部设置有多个操作按钮，与所述控制单元相连，所述控制单元与所述第二伸缩杆(703)、所述电机(710)和预制仪电源相连。本发明所述的裂隙预制仪具有制作裂隙精度高、制作裂隙类型多、使用简单和成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿及教育领域，特别是涉及一种裂隙预制仪。
背景技术
地下采矿工程改变了地下原始的应力平衡状态，随着地下空间的增大，覆岩应力场朝着推进方向和向上传递，加之初次来压及周期来压的作用，在一次次的应力传递及重分配中，覆岩一定层带范围内的岩层形成了一些次生裂隙，每次来压都会给予这些裂隙的产生和延展提供动力。传统的相似材料物理模拟试验由于受试验模型尺度、边界、加载装置的限制，常常会由此造成试验结果与实际工程不相吻合的现象，预制小拱形裂隙，来弥补正常开采模型在来压显现中产生裂隙的动力的不足的情况，这样更加符合现实生产中顶板的垮落情况，对应的测得的试验中应力变化和岩层垮落的结构也更加科学可靠。
目前对于在相似模拟试验中的裂隙预制仪研究相对较少。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、操作简便的裂隙预制仪。
一种裂隙预制仪，包括固定盒和设置在其中的多个刀片驱动装置，所述刀片驱动装置包括固定套、第二伸缩杆、弹簧和裂隙刀片；
所述固定套为中空结构，套设在所述裂隙刀片的中部，所述固定套的上端的左侧固定在第一旋转轴上且能够绕其自由旋转，在所述固定套的上端的右侧设置有旋转装置，为采用橡胶制成的圆柱形结构，与所述裂隙刀片紧密接触，所述旋转装置与电机相连；
所述第二伸缩杆为能够伸缩的小型液压支柱，上端与第二旋转轴连接且能够绕其旋转，下端与所述固定套的中部相连；所述弹簧的下端与第三旋转轴相连且能够绕其旋转，上端与所述固定套的中部相连；
所述裂隙刀片和所述固定套倾斜设置，所述第二旋转轴和所述第三旋转轴分别设置在所述固定套的右上方和左下方，所述弹簧和所述第二伸缩杆均与所述固定套垂直设置，所述第一旋转轴、所述第二旋转轴和所述第三旋转轴均固定在所述固定盒的内部；
在所述固定盒内设置有控制单元，在所述固定盒的外部设置有多个操作按钮，与所述控制单元相连，所述控制单元与所述第二伸缩杆、所述电机和预制仪电源相连。
本发明所述的裂隙预制仪，其中，所述固定盒为底部敞口的长方体结构，长宽高分别为800mm、200mm和200mm，所述裂隙刀片能够伸出所述固定盒1-100mm，所述旋转装置的直径为15mm，长度为100mm；所述裂隙刀片的长度为200mm，宽度为120mm，厚度为2mm。
采用本发明所述的裂隙预制仪进行平行状裂隙的制作方法，包括如下步骤：
根据实验需要的角度和裂隙长度，先调节角度，通过控制所述固定盒的所述操作按钮，调节所述第二伸缩杆的长度，从而达到控制所述裂隙刀片的角度的目的，角度固定之后，调节所述电机，所述电机的正转和反转能够带动所述裂隙刀片的伸缩，将所述裂隙刀片缩回到所述固定盒内部，然后拿着整个所述固定盒按压在需要预制裂隙的骨料表面，按压完之后，保持不动，调节所述电机正转，伸长所述裂隙刀片到预定长度之后反转所述电机，缩回所述裂隙刀片；由于所述固定盒的长度有限，因此需要连续接替的在骨料界面预制裂隙，这样连续着预制裂隙即可形成平行状裂隙。
采用本发明所述的裂隙预制仪进行倒V型裂隙的制作方法，包括如下步骤：
根据实验需要的角度和裂隙长度，先调节角度，通过控制所述固定盒的所述操作按钮，调节所述第二伸缩杆的长度，从而达到控制所述裂隙刀片的角度的目的，角度固定之后，调节所述电机，所述电机的正转和反转能够带动所述裂隙刀片的伸缩，将所述裂隙刀片缩回到所述固定盒内部，然后拿着整个所述固定盒按压在需要预制裂隙的骨料表面，按压完之后，保持不动，调节所述电机正转，伸长所述裂隙刀片到预定长度之后反转所述电机，缩回所述裂隙刀片；这时不移动所述固定盒，而是调节所述裂隙刀片的角度，形成与上一个对称的角度，然后正转所述电机伸长所述裂隙刀片，然后反转所述电机缩回所述裂隙刀片，然后按照上面的步骤连续接替的在骨料界面预制裂隙，形成的是倒V型裂隙。
采用本发明所述的裂隙预制仪进行V型裂隙的制作方法，包括如下步骤：
根据实验需要的角度和裂隙长度，先调节角度，通过控制所述固定盒的所述操作按钮，调节所述第二伸缩杆的长度，从而达到控制所述裂隙刀片的角度的目的，角度固定之后，调节所述电机，所述电机的正转和反转能够带动所述裂隙刀片的伸缩，将所述裂隙刀片缩回到所述固定盒内部，然后拿着整个所述固定盒按压在需要预制裂隙的骨料表面，按压完之后，保持不动，调节所述电机正转，伸长所述裂隙刀片到预定长度之后反转所述电机，缩回所述裂隙刀片；这时不移动所述固定盒，而是调节所述裂隙刀片的角度，形成与上一个对称的角度，然后沿着第一次角度的方向整体偏移2Lcosα距离，与骨料平面角度为α，然后正转所述电机伸长所述裂隙刀片，然后反转所述电机缩回所述裂隙刀片，然后按照上面的步骤连续接替的在骨料界面预制裂隙，形成的是V型裂隙；如第一次所述裂隙刀片向右偏离，与骨料平面角度为α，则所述固定盒整体向右偏移2Lcosα距离。
本发明裂隙预制仪与现有技术不同之处在于：
本发明裂隙预制仪可以自由调节裂隙角度和裂隙长度；
本发明裂隙预制仪可以制作V型裂隙；
本发明裂隙预制仪可以制作倒V型裂隙；
本发明裂隙预制仪可以制作平行状裂隙。
下面结合附图对本发明的裂隙预制仪作进一步说明。
附图说明
图1为本发明裂隙预制仪的结构示意图；
图2为本发明裂隙预制仪中刀片驱动装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的裂隙预制仪用于用于煤矿教学和试验中的相似模拟装置中，地下采矿工程改变了地下原始的应力平衡状态，随着地下空间的增大，覆岩应力场朝着推进方向和向上传递，加之初次来压及周期来压的作用，在一次次的应力传递及重分配中，覆岩一定层带范围内的岩层形成了一些次生裂隙，每次来压都会给予这些裂隙的产生和延展提供动力。传统的相似材料物理模拟试验由于受试验模型尺度、边界、加载装置的限制，常常会由此造成试验结果与实际工程不相吻合的现象，预制小拱形裂隙，来弥补正常开采模型在来压显现中产生裂隙的动力的不足的情况，这样更加符合现实生产中顶板的垮落情况，对应的测得的试验中应力变化和岩层垮落的结构也更加科学可靠。
如图1和图2所示，本发明裂隙预制仪包括固定盒701和设置在其中的多个刀片驱动装置，刀片驱动装置包括固定套702、伸缩杆703、弹簧704和裂隙刀片705；
固定套702为中空结构，套设在裂隙刀片705的中部，固定套702的上端的左侧固定在第一旋转轴706上且能够绕其自由旋转，在固定套702的上端的右侧设置有旋转装置709，为采用橡胶制成的圆柱形结构，与裂隙刀片705紧密接触，旋转装置709与电机710相连，旋转即能带动裂隙刀片705滑动。
伸缩杆703为能够伸缩的小型液压支柱，上端与第二旋转轴707连接且能够绕其旋转，下端与固定套702的中部相连；伸缩杆703绕第二旋转轴707小范围旋转，下端与固定套702固定连接，伸缩杆伸缩703即可改变裂隙刀片705的角度；弹簧704的下端与第三旋转轴708相连且能够绕其旋转，上端与固定套702的中部相连；
裂隙刀片705和固定套702倾斜设置，第二旋转轴707和第三旋转轴708分别设置在固定套702的右上方和左下方，弹簧704和伸缩杆703均与固定套702垂直设置，第一旋转轴706、第二旋转轴707和第三旋转轴708均固定在固定盒701的内部；
伸缩杆703伸缩，弹簧704即随之伸缩，伸缩杆703与弹簧704二者共同改变裂隙刀片705的角度；当裂隙刀片705的角度改变时，二者均可与对应的旋转轴小范围旋转，保证裂隙刀片的角度固定和稳定。
在固定盒701内设置有控制单元，在固定盒701的外部设置有多个操作按钮，与控制单元相连，控制单元与伸缩杆703、电机710和预制仪电源相连。
固定盒701为底部敞口的长方体结构，长宽高分别为800mm、200mm和200mm，裂隙刀片705能够伸出固定盒7011-100mm，旋转装置709的直径为15mm，长度为100mm；裂隙刀片705的长度为200mm，宽度为120mm，厚度为2mm。
裂隙为平行状裂隙、倒V型裂隙或V型裂隙；
平行状裂隙的制作方法如下：
根据实验需要的角度和裂隙长度，先调节角度，通过控制固定盒701的操作按钮，调节第二伸缩杆703的长度，从而达到控制裂隙刀片705的角度的目的，角度固定之后，调节电机710，电机710的正转和反转能够带动裂隙刀片705的伸缩，将裂隙刀片705缩回到固定盒701内部，然后拿着整个固定盒701按压在需要预制裂隙的骨料表面，按压完之后，保持不动，调节电机710正转，伸长裂隙刀片705到预定长度之后反转电机710，缩回裂隙刀片705；由于固定盒701的长度有限，因此需要连续接替的在骨料界面预制裂隙，这样连续着预制裂隙即可形成平行状裂隙；
倒V型裂隙的制作方法如下：
根据实验需要的角度和裂隙长度，先调节角度，通过控制固定盒701的操作按钮，调节第二伸缩杆703的长度，从而达到控制裂隙刀片705的角度的目的，角度固定之后，调节电机710，电机710的正转和反转能够带动裂隙刀片705的伸缩，将裂隙刀片705缩回到固定盒701内部，然后拿着整个固定盒701按压在需要预制裂隙的骨料表面，按压完之后，保持不动，调节电机710正转，伸长裂隙刀片705到预定长度之后反转电机710，缩回裂隙刀片705；这时不移动固定盒701，而是调节裂隙刀片705的角度，形成与上一个对称的角度，然后正转电机710伸长裂隙刀片705，然后反转电机710缩回裂隙刀片705，然后按照上面的步骤连续接替的在骨料界面预制裂隙，形成的是倒V型裂隙；
V型裂隙的制作方法如下：
根据实验需要的角度和裂隙长度，先调节角度，通过控制固定盒701的操作按钮，调节第二伸缩杆703的长度，从而达到控制裂隙刀片705的角度的目的，角度固定之后，调节电机710，电机710的正转和反转能够带动裂隙刀片705的伸缩，将裂隙刀片705缩回到固定盒701内部，然后拿着整个固定盒701按压在需要预制裂隙的骨料表面，按压完之后，保持不动，调节电机710正转，伸长裂隙刀片705到预定长度之后反转电机710，缩回裂隙刀片705；这时不移动固定盒701，而是调节裂隙刀片705的角度，形成与上一个对称的角度，然后沿着第一次角度的方向整体偏移2Lcosα距离，与骨料平面角度为α，然后正转电机710伸长裂隙刀片705，然后反转电机710缩回裂隙刀片705，然后按照上面的步骤连续接替的在骨料界面预制裂隙，形成的是V型裂隙；如第一次裂隙刀片705向右偏离，与骨料平面角度为α，则固定盒701整体向右偏移2Lcosα距离。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种裂隙预制仪，其特征在于：包括固定盒(701)和设置在其中的多个刀片驱动装置，所述刀片驱动装置包括固定套(702)、第二伸缩杆(703)、弹簧(704)和裂隙刀片(705)；
所述固定套(702)为中空结构，套设在所述裂隙刀片(705)的中部，所述固定套(702)的上端的左侧固定在第一旋转轴(706)上且能够绕其自由旋转，在所述固定套(702)的上端的右侧设置有旋转装置(709)，为采用橡胶制成的圆柱形结构，与所述裂隙刀片(705)紧密接触，所述旋转装置(709)与电机(710)相连；
所述第二伸缩杆(703)为能够伸缩的小型液压支柱，上端与第二旋转轴(707)连接且能够绕其旋转，下端与所述固定套(702)的中部相连；所述弹簧(704)的下端与第三旋转轴(708)相连且能够绕其旋转，上端与所述固定套(702)的中部相连；
所述裂隙刀片(705)和所述固定套(702)倾斜设置，所述第二旋转轴(707)和所述第三旋转轴(708)分别设置在所述固定套(702)的右上方和左下方，所述弹簧(704)和所述第二伸缩杆(703)均与所述固定套(702)垂直设置，所述第一旋转轴(706)、所述第二旋转轴(707)和所述第三旋转轴(708)均固定在所述固定盒(701)的内部；
在所述固定盒(701)内设置有控制单元，在所述固定盒(701)的外部设置有多个操作按钮，与所述控制单元相连，所述控制单元与所述第二伸缩杆(703)、所述电机(710)和预制仪电源相连。
2.根据权利要求1所述的裂隙预制仪，其特征在于：所述固定盒(701)为底部敞口的长方体结构，长宽高分别为800mm、200mm和200mm，所述裂隙刀片(705)能够伸出所述固定盒(701)1-100mm，所述旋转装置(709)的直径为15mm，长度为100mm；所述裂隙刀片(705)的长度为200mm，宽度为120mm，厚度为2mm。
3.采用权利要求2所述的裂隙预制仪进行平行状裂隙的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
根据实验需要的角度和裂隙长度，先调节角度，通过控制所述固定盒(701)的所述操作按钮，调节所述第二伸缩杆(703)的长度，从而达到控制所述裂隙刀片(705)的角度的目的，角度固定之后，调节所述电机(710)，所述电机(710)的正转和反转能够带动所述裂隙刀片(705)的伸缩，将所述裂隙刀片(705)缩回到所述固定盒(701)内部，然后拿着整个所述固定盒(701)按压在需要预制裂隙的骨料表面，按压完之后，保持不动，调节所述电机(710)正转，伸长所述裂隙刀片(705)到预定长度之后反转所述电机(710)，缩回所述裂隙刀片(705)；由于所述固定盒(701)的长度有限，因此需要连续接替的在骨料界面预制裂隙，这样连续着预制裂隙即可形成平行状裂隙。
4.采用权利要求2所述的裂隙预制仪进行倒V型裂隙的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
根据实验需要的角度和裂隙长度，先调节角度，通过控制所述固定盒(701)的所述操作按钮，调节所述第二伸缩杆(703)的长度，从而达到控制所述裂隙刀片(705)的角度的目的，角度固定之后，调节所述电机(710)，所述电机(710)的正转和反转能够带动所述裂隙刀片(705)的伸缩，将所述裂隙刀片(705)缩回到所述固定盒(701)内部，然后拿着整个所述固定盒(701)按压在需要预制裂隙的骨料表面，按压完之后，保持不动，调节所述电机(710)正转，伸长所述裂隙刀片(705)到预定长度之后反转所述电机(710)，缩回所述裂隙刀片(705)；这时不移动所述固定盒(701)，而是调节所述裂隙刀片(705)的角度，形成与上一个对称的角度，然后正转所述电机(710)伸长所述裂隙刀片(705)，然后反转所述电机(710)缩回所述裂隙刀片(705)，然后按照上面的步骤连续接替的在骨料界面预制裂隙，形成的是倒V型裂隙。
5.采用权利要求2所述的裂隙预制仪进行V型裂隙的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
根据实验需要的角度和裂隙长度，先调节角度，通过控制所述固定盒(701)的所述操作按钮，调节所述第二伸缩杆(703)的长度，从而达到控制所述裂隙刀片(705)的角度的目的，角度固定之后，调节所述电机(710)，所述电机(710)的正转和反转能够带动所述裂隙刀片(705)的伸缩，将所述裂隙刀片(705)缩回到所述固定盒(701)内部，然后拿着整个所述固定盒(701)按压在需要预制裂隙的骨料表面，按压完之后，保持不动，调节所述电机(710)正转，伸长所述裂隙刀片(705)到预定长度之后反转所述电机(710)，缩回所述裂隙刀片(705)；这时不移动所述固定盒(701)，而是调节所述裂隙刀片(705)的角度，形成与上一个对称的角度，然后沿着第一次角度的方向整体偏移2Lcosα距离，与骨料平面角度为α，然后正转所述电机(710)伸长所述裂隙刀片(705)，然后反转所述电机(710)缩回所述裂隙刀片(705)，然后按照上面的步骤连续接替的在骨料界面预制裂隙，形成的是V型裂隙；如第一次所述裂隙刀片(705)向右偏离，与骨料平面角度为α，则所述固定盒(701)整体向右偏移2Lcosα距离。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20181009 |