專利名稱：固體充填采煤固體物料壓實(shí)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及固體充填采煤固體物料壓實(shí)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，尤其適用于模擬固體物料的充填夯實(shí)以及固體物料在固定或交變載荷下的變形實(shí)驗(yàn)。
背景技術(shù)：
固體充填開采技術(shù)在解放“三下”壓煤、控制地表沉陷、回收房柱、解放呆滯煤炭資源等方面具有良好的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益；隨著固體充填開采技術(shù)日臻成熟，在推廣應(yīng)用的過程中，也凸顯了一些問題；一方面，工業(yè)實(shí)踐中一些充填參數(shù)都是經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，而不能通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的方法來模擬相關(guān)的充填參數(shù)，因而，充填效果可預(yù)見性差，同時(shí)也不能預(yù)見不同地質(zhì)條件下充填開采過程中可能會(huì)出現(xiàn)的問題；另一方面，一旦在采場(chǎng)實(shí)施固體充填開采以后，上覆巖層以及地表移動(dòng)下沉控制效果將由充填體來決定，而不能人為主動(dòng)的干預(yù)控制，這就為充填參數(shù)的優(yōu)化帶來困難。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題:本實(shí)用新型的目的是針對(duì)已有技術(shù)中存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便的固體充填采煤固體物料壓實(shí)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。技術(shù)方案:本實(shí)用新型的固體充填采煤固體物料壓實(shí)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，還包括動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)、夯實(shí)系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、以及底座和箱形框架；所述加載系統(tǒng)設(shè)在箱形框架之上，夯實(shí)系統(tǒng)固定在框架箱體一側(cè)的底座上；所述的動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)包括控制箱和分別向加載系統(tǒng)和夯實(shí)系統(tǒng)供油壓的油泵；所述的夯實(shí)系統(tǒng)包括呈L形的夯實(shí)機(jī)固定座，夯實(shí)機(jī)固定座上設(shè)有可移動(dòng)的夯實(shí)機(jī)底座，夯實(shí)機(jī)底座的拐角鉸接有夯實(shí)機(jī)，夯實(shí)機(jī)底座的上部鉸接有擺梁油缸，擺梁油缸的伸縮桿絞接在夯實(shí)機(jī)上，由擺梁油缸的伸縮控制夯實(shí)機(jī)的上下擺動(dòng)通過；所述的箱形框架上設(shè)有夯實(shí)機(jī)底座移動(dòng)的連接軌；所述的加載系統(tǒng)包括有壓力機(jī)、設(shè)在壓力機(jī)下方位于箱形框架之上的加載座，力口載座上均勻布置有加載壓力為(T3.3MPa的多組加載油缸，多組加載油缸上設(shè)有承接壓力機(jī)油缸的加載缸固定座；所述的多組加載油缸為2-4組，每組加載油缸為四個(gè)；所述的箱形框架頂部前后兩側(cè)間隔焊接有拉桿支座，拉桿支座上固定有拉桿；所述的夯實(shí)機(jī)為壓力可達(dá)2MPa的兩級(jí)推力夯實(shí)機(jī)。有益效果:本實(shí)用新型可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)現(xiàn)固體充填開采技術(shù)中固體物料的充填夯實(shí)過程，根據(jù)不同的需要可以測(cè)得同種充填材料在不同加載壓力下的應(yīng)力應(yīng)變特性、不同充填材料相同加載壓力下的應(yīng)力應(yīng)變特性以及特定充填物料在持續(xù)恒定壓力下的蠕變特性。并通過數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)獲取相關(guān)參數(shù)。每組加載油缸提供的(T3.3MPa的加載壓力可以模擬10(T600m埋深條件下上覆巖層對(duì)充填體的壓力，加載壓力可以持續(xù)恒壓或交變加載。通過對(duì)固體充填物料的充填夯實(shí)過程實(shí)驗(yàn)室模擬，一方面可以優(yōu)化充填系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)；另一方面可以通過檢測(cè)密實(shí)度、充填體應(yīng)力、頂?shù)装逡平康葏?shù)預(yù)見充填效果；第三，通過調(diào)整壓實(shí)動(dòng)力、壓實(shí)時(shí)間、卸料方式等工藝參數(shù)，可以實(shí)時(shí)的優(yōu)化的現(xiàn)場(chǎng)的充填工藝，對(duì)于建設(shè)高產(chǎn)高效的機(jī)械化固體充填開采工作面具有重要的指導(dǎo)意義，工程效果顯著。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，模擬效果好。

圖1是本實(shí)用新型固體充填采煤固體物料壓實(shí)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型夯實(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖正視圖；圖3是本實(shí)用新型夯實(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖俯視圖；圖4是本實(shí)用新型加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型壓力機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖正視圖；圖6是本實(shí)用新型箱形框架結(jié)構(gòu)示意圖俯視圖；圖7是本實(shí)用新型箱形框架結(jié)構(gòu)示意圖正視圖；圖8是本實(shí)用新型加載油缸布置示意圖正視圖；圖9是本實(shí)用新型加載油缸布置示意圖俯視圖；圖10是本實(shí)用新型夯實(shí)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1_夯實(shí)機(jī)，2-擺梁油缸，3-夯實(shí)機(jī)固定座，4-夯實(shí)機(jī)底座，5-連接軌，6-—級(jí)夯實(shí)油缸，7- 二級(jí)夯實(shí)油缸，8-壓力機(jī)，9-壓力機(jī)油缸，10-壓力機(jī)立柱，11-加載缸固定座，12-加載缸固定板，13-加載油缸，14-加載座，15-壓力機(jī)底座，16-頂板，17-充填體，18-箱形框架，19-拉桿支座，20-拉桿，21-底座。
具體實(shí)施方式
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以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:如圖1所示，本實(shí)用新型的固體充填采煤固體物料壓實(shí)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，主要由動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)、夯實(shí)系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)以及底座21和箱形框架18組成，所述加載系統(tǒng)設(shè)在箱形框架18之上，夯實(shí)系統(tǒng)固定在框架箱體18 —側(cè)的底座21上；所述的動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)包括控制箱和分別向加載系統(tǒng)和夯實(shí)系統(tǒng)供油壓的油泵；由液壓泵站供應(yīng)源動(dòng)力，液壓泵站中一個(gè)路向加載系統(tǒng)中的壓力機(jī)油缸9、加載油缸13提供油壓，加載油缸13為2-3組，每組加載油缸13與一個(gè)加載座14通過銷軸連接，每組油缸可以單獨(dú)加載 ’另一個(gè)路用于夯實(shí)系統(tǒng)，包括一級(jí)夯實(shí)油缸6、二級(jí)夯實(shí)油缸7和擺梁油缸2。如圖2和圖3所示，所述的夯實(shí)系統(tǒng)主要由夯實(shí)機(jī)1，擺梁油缸2和夯實(shí)機(jī)固定座3構(gòu)成，夯實(shí)機(jī)固定座3呈L形，夯實(shí)機(jī)固定座3上設(shè)有可移動(dòng)的夯實(shí)機(jī)底座4，夯實(shí)機(jī)底座4的拐角鉸接有夯實(shí)機(jī)I，夯實(shí)機(jī)為壓力可達(dá)2MPa的兩級(jí)推力夯實(shí)機(jī)。夯實(shí)機(jī)底座4的上部鉸接有擺梁油缸2，擺梁油缸2的伸縮桿絞接在夯實(shí)機(jī)I上，由擺梁油缸2的伸縮控制夯實(shí)機(jī)I的上下擺動(dòng)通過；所述的箱形框架18上設(shè)有夯實(shí)機(jī)底座4移動(dòng)的連接軌5 ;夯實(shí)機(jī)I與夯實(shí)機(jī)底座4通過銷軸連接，夯實(shí)機(jī)I以夯實(shí)機(jī)底座4上的銷軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，擺梁油缸2一端與夯實(shí)機(jī)固定座3通過銷軸連接，另一端與夯實(shí)機(jī)I通過銷軸連接，擺梁油缸2兩端均可以以銷軸為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，通過擺梁油缸2的伸縮來控制夯實(shí)機(jī)I的上下擺動(dòng)，擺梁油缸2完全伸出可以使夯實(shí)機(jī)I擺至水平位置，全部收回時(shí)可以使夯實(shí)機(jī)I到達(dá)箱形框架18上口，夯實(shí)機(jī)I完全伸出并水平放置時(shí)與箱形框架18右側(cè)內(nèi)壁的距離為l(T20cm，夯實(shí)機(jī)I完全收縮并水平放置時(shí)與箱形框架18左側(cè)開口距離為2(T40cm，夯實(shí)機(jī)固定座3下部固定于底座21上，夯實(shí)機(jī)固定座3與壓力機(jī)底座15通過連接軌5連接。如圖4所示，所述的加載系統(tǒng)包括有壓力機(jī)8、設(shè)在壓力機(jī)8下方位于箱形框架18之上的加載座14，加載座14上均勻布置有加載壓力為(T3.3MPa的三組加載油缸13，每組加載油缸為四個(gè)，三組加載油缸13通過螺栓固定于加載缸固定板12上,加載缸固定板12通過螺栓與加載缸固定座11下部的凹形槽連接，每組加載油缸13下端通過銷軸連接一個(gè)加載座14。如圖5所示，壓力機(jī)8整體為一剛性結(jié)構(gòu)，壓力機(jī)油缸9可以帶動(dòng)加載缸固定座11上下移動(dòng)進(jìn)行加載，四根壓力機(jī)立柱10保證壓力機(jī)8整體框架為一剛性結(jié)構(gòu)，使得壓力機(jī)油缸9所產(chǎn)生的壓力轉(zhuǎn)換為壓力機(jī)8自身的內(nèi)力。如圖6和圖7所示，箱形框架18為鑄造結(jié)構(gòu)，箱形框架18頂部前后兩側(cè)對(duì)稱焊接有四個(gè)拉桿支座19，四個(gè)拉桿支座19上固定有兩根拉桿20，以限制箱形框架18在受力時(shí)上部產(chǎn)生的變形。所述的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括設(shè)在充填體內(nèi)部的應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀、設(shè)在頂?shù)装鍍?nèi)的移近量監(jiān)測(cè)儀、設(shè)在夯實(shí)機(jī)I上的夯實(shí)力監(jiān)測(cè)儀、輔助加載系統(tǒng)壓力監(jiān)測(cè)儀及計(jì)算機(jī)。工作原理:箱形框架18固定于壓力機(jī)底座15上，保證箱形框架18不會(huì)因?yàn)楹粚?shí)機(jī)I的推力而產(chǎn)生位移，首先加載油缸13完全收回，壓力機(jī)油缸9向下行進(jìn)直至加載座14下部與箱形框架18的上部開口齊平時(shí)鎖定壓力機(jī)油缸9，保證壓力機(jī)油缸9在額定壓力內(nèi)不會(huì)移動(dòng)，卸開頂板16進(jìn)行上料，然后由夯實(shí)系統(tǒng)對(duì)充填體17進(jìn)行夯實(shí)，然后再進(jìn)行上料，如此反復(fù)直到充填體17充分接觸箱形框架18的頂板16右側(cè)的位置時(shí)安裝頂板16，之后接著上料，直至充填體17溢出箱形框架18，此時(shí)夯實(shí)機(jī)I與擺梁油缸2均已完全收回且充填體17已經(jīng)完全貼近夯實(shí)機(jī)1，加載油缸13以組為單位按需要進(jìn)行加載。
權(quán)利要求1.一種固體充填采煤固體物料壓實(shí)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，其特征在于:還包括動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)、夯實(shí)系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、底座(21)和箱形框架(18);所述加載系統(tǒng)設(shè)在箱形框架(18)之上，夯實(shí)系統(tǒng)固定在框架箱體(18)—側(cè)的底座(21)上；所述的動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)包括控制箱和分別向加載系統(tǒng)和夯實(shí)系統(tǒng)供油壓的油泵； 所述的夯實(shí)系統(tǒng)包括呈L形的夯實(shí)機(jī)固定座(3 )，夯實(shí)機(jī)固定座(3 )上設(shè)有可移動(dòng)的夯實(shí)機(jī)底座(4)，夯實(shí)機(jī)底座(4)的拐角鉸接有夯實(shí)機(jī)(I )，夯實(shí)機(jī)底座(4)的上部鉸接有擺梁油缸(2)，擺梁油缸(2)的伸縮桿絞接在夯實(shí)機(jī)(I)上，由擺梁油缸(2)的伸縮控制夯實(shí)機(jī)(I)的上下擺動(dòng)通過；所述的箱形框架(18)上設(shè)有夯實(shí)機(jī)底座(4)移動(dòng)的連接軌(5)； 所述的加載系統(tǒng)包括有壓力機(jī)(8)、設(shè)在壓力機(jī)(8)下方位于箱形框架(18)之上的加載座(14)，加載座(14)上均勻布置有加載壓力為(T3.3MPa的多組加載油缸(13)，多組加載油缸(13)上設(shè)有承接壓力機(jī)油缸(9)的加載缸固定座(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體充填采煤固體物料壓實(shí)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于:所述的多組加載油缸(13)為2-4組，每組加載油缸為四個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體充填采煤固體物料壓實(shí)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于:所述的箱形框架(18)頂部前后兩側(cè)間隔焊接有拉桿支座(19)，拉桿支座(19)上固定有拉桿(20 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體充填采煤固體物料壓實(shí)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于:所述的夯實(shí)機(jī)為壓力可達(dá)2MPa的兩級(jí)推力夯實(shí)機(jī)。
專利摘要一種固體充填采煤固體物料壓實(shí)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，主要由動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)、夯實(shí)系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)以及底座和箱形框架組成，各系統(tǒng)有序配合實(shí)現(xiàn)充填開采現(xiàn)場(chǎng)的模擬，可以在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)固體充填開采技術(shù)中固體物料的充填夯實(shí)過程，并通過數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)獲取相關(guān)參數(shù)。該平臺(tái)的夯實(shí)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)2MPa的夯實(shí)力，加載系統(tǒng)最大可實(shí)現(xiàn)10MPa的加載壓力，加載壓力可以持續(xù)恒壓或交變加載，該實(shí)驗(yàn)裝置可實(shí)測(cè)相同充填物料不同加載壓力下的應(yīng)力應(yīng)變特性、不同充填物料相同加載壓力下的應(yīng)力應(yīng)變特性以及特定充填物料在持續(xù)恒壓下的蠕變特性。該平臺(tái)構(gòu)造簡(jiǎn)單、易于操作，是固體充填采煤技術(shù)中固體充填物料特殊受載條件下力學(xué)特性演變理論研究的重要平臺(tái)。
文檔編號(hào)G01N3/10GK202947930SQ201220675408
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者周楠, 張強(qiáng), 張吉雄, 劉展, 杜杰, 何琪 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)