[发明专利]一种煤矿立井井壁环向受压的物理模拟装置及模拟方法

说明书

本发明公开了一种煤矿立井井壁环向受压的物理模拟装置，包括挡板结构、电脑控制器，电脑控制器包括电脑主机、电脑显示器，挡板结构为由前、后、左、右、下外挡板构成的箱体结构，箱体结构内面向前、后、左、右外挡板分别对应设有前滑移挡板、后滑移挡板、左伸缩滑移挡板和右伸缩滑移挡板，前滑移挡板与前外挡板之间、后滑移挡板与后外挡板之间、左伸缩滑移挡板与左外挡板之间、右伸缩滑移挡板与右外挡板之间均设有弹簧，弹簧两端分别与对应的滑移挡板、力传感器连接，所有力传感器均连接电脑主机，电脑主机与电脑显示器连接。本发明能更好地反映实际工程中井筒井壁在不同围压下的变形情况，具有安全可靠、效果良好，成本低廉的优点。

技术领域

本发明涉及地质工程领域，特别涉及一种煤矿立井井壁环向受压的物理模拟装置及方法。

背景技术

随着我国浅部煤炭资源的日益枯竭和国民经济快速发展对煤炭需求的增长，我国的煤炭开采不得不向深部进军。为此,需开凿超大直径、超深立井井筒，以满足运输大型设备及煤炭的要求。

立井井筒是矿井的咽喉要道，同时作为混凝土砌筑工程，具有支护强度高、纵向空间大和服役全生命周期长等特点。进入深部立井井壁必须能抵抗地层变形压力的作用，必须有足够的承载力，井壁结构一旦破坏，就会阻断矿井与地面的连接，轻则导致停工停产，重则发生透水淹井，人员伤亡事故。为了适应我国煤炭发展现状，科研工作者提出了使用高强度混凝土材料、创新新井壁结构的方法。随着高强度材料的应用与新型井壁结构不断出现，需要新型实验方法进行井壁承载能力测试。

但是现有的井壁承载力测试实验装置，大多采用的是液压油缸进行环向加载，设备体积庞大，成本高昂，操作程序复杂。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、安全可靠的煤矿立井井壁环向受压的物理模拟装置。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种煤矿立井井壁环向受压的物理模拟装置，包括挡板结构、电脑控制器、圆筒试件，所述电脑控制器包括电脑主机、电脑显示器，所述挡板结构为由前外挡板、后外挡板、左外挡板、右外挡板、下外挡板构成的上部开口的箱体结构，所述箱体结构内面向前外挡板、后外挡板、左外挡板、右外挡板分别对应设有前滑移挡板、后滑移挡板、左伸缩滑移挡板和右伸缩滑移挡板，前滑移挡板、后滑移挡板、左伸缩滑移挡板和右伸缩滑移挡板围合形成用于放置模拟圆筒试件的放置空间，前滑移挡板与前外挡板之间、后滑移挡板与后外挡板之间、左伸缩滑移挡板与左外挡板之间、右伸缩滑移挡板与右外挡板之间均设有若干弹簧，所述弹簧的一端连接在对应的滑移挡板上，弹簧的另一端与设置在相应外挡板上的力传感器连接，所有的力传感器均连接电脑主机，电脑主机与电脑显示器连接。

上述煤矿立井井壁环向受压的物理模拟装置，圆筒试件放在放置空间中央，沿圆筒试件高度方向在圆筒试件内壁设置若干应变片，应变片连接电脑主机。

上述煤矿立井井壁环向受压的物理模拟装置，所述前外挡板、前滑移挡板、后滑移挡板、后外挡板相互平行。

上述煤矿立井井壁环向受压的物理模拟装置，前滑移挡板和后滑移挡板底部两侧均开有滑槽Ⅰ，所述下外挡板上表面左右两侧纵向设有滑移轨道Ⅰ，滑移轨道Ⅰ与前滑移挡板、后滑移挡板的滑槽Ⅰ相匹配，前滑移挡板和后滑移挡板通过滑槽Ⅰ可在滑移轨道Ⅰ上前后移动，前滑移挡板的左右两端与左外挡板、右外挡板内侧紧密贴合，后滑移挡板的左右两端与左外挡板、右外挡板内侧紧密贴合。

上述煤矿立井井壁环向受压的物理模拟装置，所述左外挡板、左伸缩滑移挡板、右伸缩滑移挡板、右外挡板相互平行。