[发明专利]一种动静滑轮组合低耗能自动式硬岩冲击装置及使用方法

说明书

本发明公开了一种动静滑轮组合低耗能自动式硬岩冲击装置及使用方法，包括框架装置、电磁控制装置、自动定位提升装置、冲击落锤装置、应力—应变监测装置，其特征在于：框架装置包括金属顶板、刚性支撑杆件、金属底座；电磁控制装置由电磁吸附板以及电磁开关组成；自动定位提升装置由调速电动机、定滑轮、动滑轮、条形固定金属杆件、三角形固定金属底座、分绳器、钢丝绳、激光测距仪组成；冲击落锤装置为金属落锤；应力—应变检测装置由刚性垫板、应力传感器、激光测距仪组成。本发明可开展硬岩冲击载荷试验，克服了其他硬岩冲击设备体积以及耗能量大的缺点，实现自动化控制，结构简单，可拆卸，便于携带，可实时监测应力—变形数据。

技术领域

本发明涉及岩石动力学研究技术领域，提出了一种动静滑轮组合低耗能自动式硬岩冲击装置及使用方法。

背景技术

在煤矿开采活动中，采场附近的煤岩经常处于频繁的动力扰动中，而频繁动力扰动可简化为典型的循环冲击荷载作用。冲击荷载作用既可以在一定程度上改变煤层的渗流特性；也有可能诱发片帮冒顶、煤与瓦斯突出、煤岩体透水等灾害。可以认为，循环加载必然影响煤岩体的变形以及内部孔隙、裂隙的渗流特征。因此，分析研究在冲击载荷作用下煤岩体的变形与渗流特性是预测和防治瓦斯、矿压灾害必不可少的环节。冲击荷载作用属于岩石动力学范畴。岩石动力学的研究方法主要有理论分析、实验室试验、数值分析与计算、现场监测等。现场监测是最直接且实用的一种方法，但这一方法的经济成本高且常常受具体施工条件的限制，往往无法系统实施。另外，数值模拟的方法对其进行稳定性验算评价，由于岩石力学参数受多种因素影响，难以得到准确值，数值模拟所得计算结果也只能作为一个参考。实验室试验是目前应用最为广泛的一种研究方法，其中落锤属于直接加载方法。但目前，对于大尺寸硬岩试样的冲击装置，体积以及耗能过大、不便于携带、自动化难以实现的缺点尤为明显。因此，研发一种动静滑轮组合低耗能自动式硬岩冲击装置及使用方法，开展冲击载荷试验，探讨在冲击载荷作用下的内部孔隙、裂隙结构发展演化特征，为矿压、瓦斯动力灾害的防治提供理论基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低耗能自动式的硬岩冲击装置及使用方法，具有自动控制落锤下落高度，低能耗，可拆卸的优点，可实时监测冲击试验过程中硬岩应力、应变数据。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种动静滑轮组合低耗能自动式硬岩冲击装置，包括框架装置、电磁控制装置、自动提升定位装置、冲击落锤装置、应力—应变监测装置。

所述框架装置包括金属顶板、刚性支撑杆件、金属底座。所述金属顶板中间设有凹槽，四角打孔，通过锁紧螺钉将调速电动机与金属顶板连接。所述刚性支撑杆件为圆柱形金属杆件，上、下两端分别与金属顶板、金属底座通过螺纹连接。所述金属底座中间设有凹槽，应变传感器置于凹槽内。

所述电磁控制装置由电磁吸附板、电磁开关组成。所述自动提升定位装置由调速电动机、定滑轮、动滑轮、条形固定金属杆件、三角形固定金属底座、分绳器、钢丝绳、激光测距仪组成。所述调速电动机与钢丝绳连接以控制钢丝绳的收放。所述定滑轮共四个，动滑轮共两个。所述条形金属杆件共四个，条形金属杆件一端通过螺纹与金属顶板垂直相连，另一端通过金属轴件与定滑轮相连。所述三角固定金属底座固定于电磁吸附板上，通过金属轴件与动滑轮连接。所述分绳器固定于金属顶板下部中间位置。所述钢丝绳共两根，钢丝绳一端穿过分绳器与变速电动机连接，绕过两个定滑轮与一个动滑轮，另一端与靠中间的条形固定金属杆连接。所述激光测距仪通过锁紧螺钉固定于电磁吸附板下部。

所述冲击落锤装置由金属落锤组成，通过电磁控制装置与电磁吸附板连接。所述应力—应变监测装置由刚性垫板、应力传感器、激光测距仪组成，激光测距仪通过锁紧螺钉固定于金属底座。

一种动静滑轮组合低耗能自动式硬岩冲击装置使用方法，包括如下步骤：

a、装置组装及启动