[发明专利]一种用于冲击地压工况下液压支架性能的综合试验系统及应用

说明书

本发明涉及一种用于冲击地压工况下液压支架性能的综合试验系统及应用，包括结构框架、动加载模块、静加载模块、数据采集处理设备和被测液压支架；静加载模块设置在被测液压支架上方，用于模拟被测液压支架井下正常工作时受到的顶板压力；动加载模块安装在结构框架上并位于静加载模块的上方，用于模拟冲击地压；动加载模块、静加载模块、被测液压支架分别与数据采集处理设备连接。本发明能够在实验室内对液压支架顶板在正常来压情况下所受冲击地压进行有效试验，填补了此项研究的空白，其采用各种传感器以及数据采集设备和计算机，更为精确地获知各种实验数据，有效提升了模拟环境的真实性，并保证试验结果的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种用于冲击地压工况下液压支架性能的综合试验系统及应用，属于矿井试验系统技术领域。

背景技术

冲击地压是煤矿开采中最严重的动力灾害之一，表现为以突然、急剧、猛烈的形式释放煤岩变形能，在此过程中产生巨大的响声和岩体振动并伴随煤岩被抛出，造成支架损坏和巷道堵塞。而其引发的瓦斯突出、涌水等二次灾害往往会造成巨大的经济损失，甚至是人员伤亡。

随着我国煤矿生产逐渐进入深部开采，冲击地压发生的频度、强度和范围都在进一步增加，产生的危害也更加严重。目前，冲击地压事故已经成为制约煤矿高产高效安全生产的主要因素之一。为了解决冲击地压对煤矿正常生产的影响，许多科研人员对提高液压支架支护强度和抗冲击缓冲性能进行了研究，而设计一种能够模拟煤矿井下支护条件和冲击地压现象的冲击试验装置对验证液压支架或者支架立柱抗冲击能力有非常重要的意义。

目前冲击地压试验台冲击能量的加载手段主要有两种，一种是采用在高处释放重锤产生冲击力来模拟冲击地压产生的冲击能量，另一种是用火药爆炸产生的冲击力模拟冲击地压产生的冲击能量。中国专利文献CN203455151U公开了一种深埋隧洞中冲击地压模拟试验系统，该试验系统采用重锤冲击的方案并采用钢绞线拉压加载垫块的方式对试验材料进行预加载，从而模拟煤矿井下存在煤岩压力的条件下发生冲击地压的情况。但该专利中模拟的是对有一定规则形状的煤岩体试件进行冲击，不适合对液压支架整体或对液压支架立柱进行冲击试验。此外，整个冲击过程没有传感器和采集设备收集冲击数据和被测件的相关数据，完成冲击试验后无法对冲击被测件进行有效的评估。中国专利文献CN108225709A介绍了一种冲击试验加载装置及系统，试验系统采用压缩空气炮的方式对试件进行加载并采用传感器进行数据收集，但此专利中没有对试件进行静加载，无法完全模拟矿山井下液压支架的真实工况。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种用于冲击地压工况下液压支架性能的综合试验系统，在采用落锤冲击来模拟冲击地压现象的基础上，采用重物预加载的方式模拟液压支架在工作面工作时需要承受一定负载的工作情况。同时采用在加载平台上布置冲击力传感器、在液压立柱上布置压力传感器和在安全阀上布置流量传感器的方式采集落锤冲击时产生的冲击力、液压支架油缸压力和安全阀泄流流量。以此分析液压支架或支架立柱受力情况和安全阀的动作情况。

本发明还提供上述一种用于冲击地压工况下液压支架性能的综合试验系统的试验方法。

本发明的技术方案如下：

一种用于冲击地压工况下液压支架性能的综合试验系统，包括结构框架、动加载模块、静加载模块、数据采集处理设备和被测液压支架；

静加载模块设置在被测液压支架上方，用于模拟被测液压支架井下正常工作时受到的顶板压力；

动加载模块安装在结构框架上并位于静加载模块的上方，用于模拟冲击地压；

动加载模块、静加载模块、被测液压支架分别与数据采集处理设备连接。

优选的，所述结构框架是由结构钢焊接而成的立体框架。