[实用新型]煤矿巷道层状顶板失稳模式仿真综合实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤矿领域，特别是一种煤矿巷道层状顶板失稳模式仿真综合实验装

置。

背景技术

层状结构顶板是煤矿巷道顶板的主要结构形式，目前我国大型煤矿集团经常发生煤巷冒顶事故，因此对层状顶板的稳定性进行研究是必要的。关于层状顶板稳定型的研究主要采用弹塑性力学理论和数值分析的方法进行研究，尚存在于理论阶段，由于煤矿现在条件的极其复杂性和环境不确定性，在现场对层状顶板的稳定性进行研究存在一定的局限性，且无法定性进行准确的研究。

层状结构顶板的失稳模式主要分为四大类：不失稳顶板、中等失稳顶板、易失稳顶板和极易失稳顶板，理论分析研究中得出影响顶板失稳模式的主要因素包括围岩应力、顶板各层位厚度、顶板各层位物理力学性质、巷道断面的大小和岩层倾角等因素，目前关于各因素对顶板稳定性的影响程度及基于影响因素的煤巷顶板稳定性分类的研究较少。因此在实验室如果能开发出一种可以实时仿真煤巷顶板稳定性的实验平台，研究各影响因素对顶板稳定性的影响程度大小，得出不同组合方式时失稳模式的类型，并总结出四种失稳模式可能的岩层组合方案是势在必行的，这对于煤巷顶板稳定性的研究、确定煤巷顶板失稳前兆信息、预防煤巷冒顶事故，以便及时采取有效的加固方案是有重大意义的。

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种煤矿巷道层状顶板失稳模式仿真综合实验装置，可有效解决顶板失稳模式的仿真模拟，探究顶板失稳的影响因素，确保顶板安全稳定的问题。

本实用新型解决的技术方案是，包括模型箱、加压装置和支架台，支架台由四条支腿通过底部四边形平板浇注固定在地面上，四条支腿支撑起实验平台，实验平台上装有一四边形凹槽，模型箱紧夹在凹槽内，模型箱包括龙门框架、前后挡板和底部挡板，三个挡板均可以拆卸，加压装置固定在龙门框架的上部。

本实用新型结构新颖合理，可以在模型箱内模拟仿真煤巷顶板的不同失稳模式，研究各因素对失稳模式的影响程度，确定顶板失稳前兆信息指标，对于预防顶板冒顶提供很大的帮助。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型的底部结构图。

图3为本实用新型的内部结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

由图1-3给出，本实用新型包括模型箱、加压装置和支架台，支架台由四条支腿6通过底部四边形平板浇注固定在地面上，四条支腿6支撑起实验平台5，实验平台5上装有一四边形凹槽4，模型箱紧夹在凹槽4内，模型箱包括龙门框架1、前后挡板3和底部挡板7，三个挡板均可以拆卸，加压装置2固定在龙门框架1的上部。

所述的实验平台内的凹槽4是矩形的，由方钢焊接围接而成，凹槽4尺寸是2400×1200mm，中心处有2000×1000mm的矩形孔。

所述的模型箱底部的尺寸是2400×1200mm，底部中心处有2000×1000mm的矩形孔，模型箱前后挡板3是透明的玻璃钢平板，用螺栓固定前后挡板时，螺母和挡板之间一定要加垫片，底部挡板7用螺栓固定在实验平台上。

所述的加压装置2中有3排8列共24个油缸，圆柱形油缸下部连接有矩形平板，油缸通过连接油管与地面上的加压油泵相连。

为了达到使用效果，支架台的支腿6通过平板与地面连接之前，必须在地面上开挖一个基础坑，然后向坑内浇注混凝土，等混凝土干燥后方可向平板贯穿螺栓固定在混凝土上，这样做的目的是防止由于加压系统的加压导致支架台不稳定，模型箱产生晃动，引起不安全的事故；模型箱在固定前后挡板的时候，可用长角钢当垫片，角钢一端放在挡板的左边、另一端放在挡板的右边，用螺栓穿过挡板和角钢固定紧，这样可以防止透明的玻璃钢挡板由于受到加压装置的压力而膨胀变形；在向模型箱内填装配比的混凝土材料时，可事先先模型箱的框架上涂抹黄油，防止实验结束拆卸混凝土材料过程中，混凝土材料粘接在框架之上。

本实用新型的工作原理如下。