專利名稱：一種用于煤矸石三維壓縮物理試驗的試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測試煤矸石的試驗裝置，尤其涉及一種用于煤矸石三維壓縮物理 試驗的試驗裝置。
背景技術(shù)：
相似材料模擬研究是目前礦山工業(yè)中礦山壓力的研究手段之一，是近百年來礦山 研究中的一個新領(lǐng)域，相似模擬正從不斷實踐和研究中得到完善和發(fā)展。相似研究是根據(jù) 前蘇聯(lián)學(xué)者茲涅佐夫提出的相似理論，并以此為依據(jù)而形成的一整套從物理試驗、力學(xué)試 驗、模型試驗直到工程實踐的研究方法，為礦山壓力的測定在實驗室中觀測礦山壓力提供 了 一條新路子。相似模擬可分為兩種一種是實驗室中的物理模型法，這是一種利用實物的方法， 統(tǒng)稱相似模擬。首先測定工作面巖層的物理力學(xué)參數(shù)，然后在一定的模型架中以一定比例 制成模型，使其物理力學(xué)性質(zhì)按相同比例變化，以模擬的方法去分析研究現(xiàn)場真實的全過 程及規(guī)律，這種方法就叫相似模擬法。另一種是數(shù)學(xué)模擬法，使用電子計算機按一定的程序 開發(fā)替代物理過程進行模擬計算而取得結(jié)果。用相似模擬法進行礦壓研究可起到的作用如下輔助礦山壓力的現(xiàn)場實測研究，能取得更完美的效果?，F(xiàn)場礦山壓力研究，需要較 多的人力、物力，付出的工作量很大，耗時多，周期長，費用大，而圍巖的變化過程和內(nèi)應(yīng)力 作用情況都不可能直接觀測到，在觀測時又經(jīng)常受到生產(chǎn)活動的影響，難以取得較好的成 果。模型試驗可以直接觀測到礦山壓力實驗的整個過程和內(nèi)應(yīng)力作用情況，能人為地改變 礦山壓力中圍巖的條件進行新技術(shù)、新方案的試驗，并且能提供較有價值的參考數(shù)據(jù)，從而 解決目前理論分析中尚不能解決的一些難題。但是，相似模擬方法也有一定的局限性，現(xiàn)場 巖石力學(xué)及礦山壓力的活動規(guī)律、受力狀態(tài)等比較復(fù)雜，弱面、層理、節(jié)理較多，發(fā)育不同， 直接影響了礦山壓力的活動規(guī)律。因此，相似模擬方法必須與現(xiàn)場實測、理論分析等方法相 互配合使用，方可達到預(yù)期的效果。總之，相似模型試驗是否取得與礦山現(xiàn)場相似的結(jié)果，取決于對巖層的物理、力學(xué) 性質(zhì)的提取，取決于相似材料的選擇和模型制作技術(shù)的優(yōu)勢，尤其取決于試驗臺設(shè)計制作 水平的高低。目前的一些三維物理模擬實驗臺主要存在如下問題—是無法模擬復(fù)雜構(gòu)造應(yīng)力作用下煤矸石壓縮實驗。二是對模型體的變形觀測上僅僅停留在模型的表面，不能深入觀測模型內(nèi)部的變 化。三是無法模擬深部煤層的開采。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)有待于更進一步的改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷提供一種用于煤矸石三維壓縮物理試驗的
3試驗裝置，以提高對煤矸石進行試驗的精確率，拓展其應(yīng)用范圍。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括一種用于煤矸石三維壓縮物理試驗的試驗裝置，其包括底座板，其中，該底座板上 設(shè)置有前側(cè)板與后側(cè)板，前側(cè)板、后側(cè)板以及底座板形成一基框，前側(cè)板與后側(cè)板之間設(shè)置 有能沿該基框左右移動的左側(cè)板與右側(cè)板，左側(cè)板與右側(cè)板上分別設(shè)置有千斤頂，前側(cè)板、 后側(cè)板、左側(cè)板與右側(cè)板的上沿形成一用于放置施壓板的開口，底座板上設(shè)置有一傳感器； 前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板與右側(cè)板形成一用于放置煤矸石的容納空間。所述的試驗裝置，其中，上述前側(cè)板與后側(cè)板相對面的上部與下部分別設(shè)置有前 側(cè)板滑道，前側(cè)板滑道沿前側(cè)板長度方向布置，后側(cè)板與前側(cè)板相對面的上部與下部分別 設(shè)置有后側(cè)板滑道，后側(cè)板滑道的布置方向與前側(cè)板的布置方向相同，底座板上設(shè)置有底 座板滑道，底座板滑道的布置方向與前側(cè)板的布置方向相同，左側(cè)板的對應(yīng)邊沿上分別設(shè) 置有與對應(yīng)前側(cè)板滑道、后側(cè)板滑道、底座板滑道相適配的左側(cè)板凸棱，右側(cè)板的對應(yīng)邊沿 上分別設(shè)置有與對應(yīng)前側(cè)板滑道、后側(cè)板滑道、底座板滑道相適配的右側(cè)板凸棱。所述的試驗裝置，其中，上述前側(cè)板上設(shè)置有一玻璃觀察窗。本發(fā)明提供的一種用于煤矸石三維壓縮物理試驗的試驗裝置，通過前側(cè)板、后側(cè) 板、左側(cè)板與右側(cè)板形成一用于放置煤矸石的容納空間，將煤矸石放置在該容納空間內(nèi)，通 過左側(cè)板、右側(cè)板以及放置在開口處的施壓板向煤矸石施加壓力，來測試煤矸石的相關(guān)數(shù) 據(jù)，并通過傳感器傳遞到相關(guān)設(shè)備中進行分析，提高了對煤矸石進行試驗的精確率，尤其是 可以通過本發(fā)明的試驗裝置測試深部煤層的相關(guān)數(shù)據(jù)，拓展了其應(yīng)用范圍。


圖1是本發(fā)明中試驗裝置的剖面結(jié)構(gòu)簡圖；圖2是本發(fā)明中后側(cè)板、右側(cè)板以及底座板結(jié)合的結(jié)構(gòu)簡圖；圖3是本發(fā)明中右側(cè)板的結(jié)構(gòu)簡圖；圖4是本發(fā)明中前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板與右側(cè)板形成容納空間的結(jié)構(gòu)簡圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種用于煤矸石三維壓縮物理試驗的試驗裝置，為了使本發(fā)明的目 的、技術(shù)方案以及優(yōu)點更清楚、明確，以下將結(jié)合附圖與實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。本發(fā)明提供了一種用于煤矸石三維壓縮物理試驗的試驗裝置，通過框架模式對煤 矸石施加壓力，使煤矸石受壓更均勻，提高了模擬煤矸石地下受力的相似程度，并通過傳感 器將數(shù)據(jù)傳遞到相關(guān)設(shè)備，提高了對煤矸石進行試驗的精確率，拓展了其應(yīng)用范圍。如圖1 與圖4所示的，用于煤矸石三維壓縮物理試驗的試驗裝置包括底座板1，該底座板1上設(shè)置 有前側(cè)板2與后側(cè)板3，前側(cè)板2、后側(cè)板3以及底座板1形成一基框，前側(cè)板2與后側(cè)板3 之間設(shè)置有能沿該基框左右移動的左側(cè)板4與右側(cè)板5，左側(cè)板4與右側(cè)板5上分別設(shè)置有 千斤頂6，千斤頂6可以分別與泵站7相連通，為千斤頂6提供動力，保證了試驗裝置運行的 穩(wěn)定性，顯然的，千斤頂6可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任一已有的形式。前側(cè)板2、后側(cè)板3、左側(cè)板4與右側(cè)板5的上沿形成一用于放置施壓板8的開口， 施壓板8可以采用現(xiàn)有技術(shù)中已有的任何形式，比如施壓板8與泵站9相連通，保證了施壓板8能夠提供足夠的壓力。底座板1上設(shè)置有一傳感器；前側(cè)板2、后側(cè)板3、左側(cè)板4與右側(cè)板5形成一用于 放置煤矸石的容納空間9，將煤矸石放置在容納空間9內(nèi)，通過左側(cè)板4、右側(cè)板5以及施壓 板8施加相應(yīng)的壓力，然后傳感器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较嚓P(guān)設(shè)備進行分析，顯然關(guān)于信息傳輸、分 析等技術(shù)現(xiàn)有技術(shù)已非常成熟，在此不再贅述。為了更進一步提高本發(fā)明的性能，如圖2與圖3所示的，前側(cè)板2與后側(cè)板3相對 面的上部與下部分別設(shè)置有前側(cè)板滑道，前側(cè)板滑道沿前側(cè)板2長度方向布置，后側(cè)板3與 前側(cè)板2相對面的上部與下部分別設(shè)置有后側(cè)板滑道10，后側(cè)板滑道10的布置方向與前側(cè) 板的布置方向相同，底座板1上設(shè)置有底座板滑道11，底座板滑道11的布置方向與前側(cè)板 的布置方向相同，左側(cè)板4的對應(yīng)邊沿上分別設(shè)置有與對應(yīng)前側(cè)板滑道、后側(cè)板滑道10、底 座板滑道11相適配的左側(cè)板凸棱，右側(cè)板5的對應(yīng)邊沿上分別設(shè)置有與對應(yīng)前側(cè)板滑道、 后側(cè)板滑道10、底座板滑道11相適配的右側(cè)板凸棱12。當(dāng)然左側(cè)板4與右側(cè)板5沿基框 左右滑動的結(jié)構(gòu)方式現(xiàn)有技術(shù)中還有其他方式，但本發(fā)明采用的結(jié)構(gòu)為最優(yōu)方案，提高了 本發(fā)明運行的穩(wěn)定性與安全性。更進一步的，前側(cè)板2上設(shè)置有一玻璃觀察窗，方便了用戶觀察煤矸石受到壓力 時的各種變化。本發(fā)明提供的一種用于煤矸石三維壓縮物理試驗的試驗裝置一般采用焊接框架， 具有足夠的剛度，可以模擬分析煤矸石的在不同側(cè)壓狀態(tài)實驗，而施壓板8—般可以承受 的最大壓力為1000千克，保證了本發(fā)明的穩(wěn)定實施。本發(fā)明可以實現(xiàn)不同側(cè)壓和豎向壓力 組合加載，具有較大靈活性；通過內(nèi)置傳感器，可自動測量壓縮過程中煤矸石的力學(xué)行為， 還可以通過觀察窗能直接觀察煤矸石壓縮過程中的變化，是現(xiàn)有技術(shù)的極大進步。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，并不能因此而認為是對本 發(fā)明專利保護范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán) 利要求所保護的范圍情況下，還可以做出替換、簡單組合等多種變形，這些均落入本發(fā)明的 保護范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
一種用于煤矸石三維壓縮物理試驗的試驗裝置，其包括底座板，其特征在于該底座板上設(shè)置有前側(cè)板與后側(cè)板，前側(cè)板、后側(cè)板以及底座板形成一基框，前側(cè)板與后側(cè)板之間設(shè)置有能沿該基框左右移動的左側(cè)板與右側(cè)板，左側(cè)板與右側(cè)板上分別設(shè)置有千斤頂，前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板與右側(cè)板的上沿形成一用于放置施壓板的開口，底座板上設(shè)置有一傳感器；前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板與右側(cè)板形成一用于放置煤矸石的容納空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗裝置，其特征在于上述前側(cè)板與后側(cè)板相對面的上部 與下部分別設(shè)置有前側(cè)板滑道，前側(cè)板滑道沿前側(cè)板長度方向布置，后側(cè)板與前側(cè)板相對 面的上部與下部分別設(shè)置有后側(cè)板滑道，后側(cè)板滑道的布置方向與前側(cè)板的布置方向相 同，底座板上設(shè)置有底座板滑道，底座板滑道的布置方向與前側(cè)板的布置方向相同，左側(cè)板 的對應(yīng)邊沿上分別設(shè)置有與對應(yīng)前側(cè)板滑道、后側(cè)板滑道、底座板滑道相適配的左側(cè)板凸 棱，右側(cè)板的對應(yīng)邊沿上分別設(shè)置有與對應(yīng)前側(cè)板滑道、后側(cè)板滑道、底座板滑道相適配的 右側(cè)板凸棱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的試驗裝置，其特征在于上述前側(cè)板上設(shè)置有一玻璃觀察窗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于煤矸石三維壓縮物理試驗的試驗裝置，其包括底座板，該底座板上設(shè)置有前側(cè)板與后側(cè)板，前側(cè)板、后側(cè)板以及底座板形成一基框，前側(cè)板與后側(cè)板之間設(shè)置有能沿該基框左右移動的左側(cè)板與右側(cè)板，左側(cè)板與右側(cè)板上分別設(shè)置有千斤頂，前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板與右側(cè)板的上沿形成一用于放置施壓板的開口，底座板上設(shè)置有一傳感器；前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板與右側(cè)板形成一用于放置煤矸石的容納空間。本發(fā)明通過前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板與右側(cè)板形成一用于放置煤矸石的容納空間，提高了對煤矸石進行試驗的精確率，尤其是可以通過本發(fā)明的試驗裝置測試深部煤層的相關(guān)數(shù)據(jù)，拓展了其應(yīng)用范圍。
文檔編號G01N3/12GK101982753SQ201010509508
公開日2011年3月2日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者劉安, 盧國志, 宋振騏, 尹立明, 張斌, 文志杰, 文金浩, 潘立友, 申玉三 申請人:山東科技大學(xué)