專利名稱：一種工作面支護模擬過程聲發(fā)射測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及一種工作面支護模擬過程聲發(fā)射測試裝置，其適用于模擬礦山、地下工程中工作面的頂?shù)装迤屏褎討B(tài)監(jiān)測和液壓支架的選型。
背景技術(shù)：
:礦山井下冒頂、頂?shù)装逋凰_擊地壓等災(zāi)害事故時有發(fā)生，給國家和礦工的生命財產(chǎn)造成極大危害，這些災(zāi)害事故的發(fā)生均與巖體破裂失穩(wěn)密切相關(guān)。巖石材料在承受荷載時，其內(nèi)部將產(chǎn)生局部彈塑性能集中現(xiàn)象，當能量積聚到某一臨界值之后，引起微裂隙的產(chǎn)生與擴展，必然伴隨彈性波或應(yīng)力波在周圍巖體中的快速釋放和傳播，產(chǎn)生聲發(fā)射現(xiàn)象。通過對聲發(fā)射信號的采集、處理、分析研究，可以推斷其內(nèi)部的形態(tài)變化，反演其破壞機理，預(yù)測其破裂失穩(wěn)。彈性波或應(yīng)力波的釋放過程，相對于較大尺度的巖體，由于高頻衰減得快，檢測到信號的頻率較低但是能量大，通常在20 200Hz，稱為微地震；對于小尺度的巖樣，檢測到的波的頻率通常大于200Hz并且能量很小，稱為聲發(fā)射。雖然巖樣和巖體的尺度及微震信號能量差別很大，但其原理是相似的。聲發(fā)射現(xiàn)象是巖石剪切破裂失穩(wěn)的前兆信息，研究科學合理的巖石剪切破裂聲發(fā)射實驗方法，在實驗基礎(chǔ)上探討聲發(fā)射信號與巖石破裂演化過程的關(guān)系，得出符合實際的巖石剪切破裂聲發(fā)射預(yù)測方法，對于采用聲發(fā)射(微地震)監(jiān)測技術(shù)預(yù)防災(zāi)害事故的發(fā)生具有重要理論意義。工作面支護模擬試驗臺與聲發(fā)射測試裝置相結(jié)合，能夠監(jiān)測模擬工作面頂?shù)装宓膸r石破裂過程中產(chǎn)生的聲發(fā)射信息，進而利用聲發(fā)射信息預(yù)測巖石損傷破裂的演化過程。本發(fā)明在原有的液壓支架模擬試驗臺基礎(chǔ)上進行改進，提供一種使用方便，便于攜帶、易拆卸與安裝、使用的工作面支護模擬過程中的聲發(fā)射測試裝置。原有的液壓支架模擬試驗臺存在以下的不足:①試驗臺的結(jié)構(gòu)簡單,只能對固定的液壓支架進行模擬加載；②使用人工加載，加載力小，無法模擬現(xiàn)場環(huán)境；③檢測設(shè)備落后，只是在液壓支架支護外接一個測力裝置；④無法動態(tài)的模擬和檢測現(xiàn)場的頂?shù)装迤屏蜒莼?guī)律；⑤無法模擬在不同傾角煤層作業(yè)下的液壓支架的性能。 因此，需要對上述液壓支架模擬試驗臺進行改進
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明為了解決國內(nèi)現(xiàn)有的液壓支架模擬試驗臺的結(jié)構(gòu)簡單、加載裝置人工化、檢測儀器落后、無法動態(tài)的模擬和檢測現(xiàn)場的頂?shù)装鍘r石破裂演化規(guī)律和自動調(diào)節(jié)工作面傾角等弊端。解決以上技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該裝置在進行工作面支護模擬過程中，經(jīng)液壓加載裝置(7)，依據(jù)相似比例模擬現(xiàn)場頂板壓力，并選取合適的材料作為模擬的工作面的頂?shù)装?8)，通過調(diào)節(jié)鉸接板(10)的角度模擬不同傾角的工作面，最后由聲發(fā)射傳感器(9)接受信號，對頂?shù)装鍘r石的內(nèi)部損傷程度進行實時監(jiān)測，同時對液壓支架的性能進行分析。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:該發(fā)明的采用液壓加載方式，能夠模擬較大的頂板壓力，利用楔形體和鉸接板的不同組合方式模擬不同角度的工作面，通過聲發(fā)射測試裝置連接放置于液壓支架頂?shù)琢旱膸r石，并利用原有的液壓支架的結(jié)構(gòu)特點，實現(xiàn)了一種試驗臺模擬可以在不同巖性工作面頂?shù)装搴筒煌ぷ髅鎯A角條件下完成不同的液壓支架進行工作面的支護設(shè)計。


:圖1是現(xiàn)有試驗臺裝置圖；圖2是本發(fā)明裝置圖；圖3是試驗臺受載及測試裝置圖；圖4是試驗臺和側(cè)擋板裝置圖；圖5是鉸接板裝置圖；圖6是楔形體裝置圖； 圖7是液壓加載裝置圖。圖中:1_實驗臺；2-底座；3_掩護梁；4-頂梁；5-支柱；6_前后連桿；7_液壓加載裝置；8_巖石材料；9_聲發(fā)射傳感器；10_鉸接板；11_楔形體；12_側(cè)擋板。
具體實施方式
:為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:采用一種工作面支護模擬過程聲發(fā)射測試裝置對某一個煤礦井下工作面進行模擬，一種工作面支護模擬過程聲發(fā)射測試裝置，它包括由液壓加載裝置(7)，依據(jù)相似比例模擬現(xiàn)場頂板壓力，并選取合適材料的巖石(8)模擬的工作面的頂?shù)装?，通過調(diào)節(jié)鉸接板(10)的角度模擬現(xiàn)場工作面的實際傾角，最后由聲發(fā)射傳感器(9)接收信號，傳輸給聲發(fā)射分析儀，得出的數(shù)據(jù)經(jīng)聲發(fā)射測試裝置分析，建立關(guān)于撞擊數(shù)與剪切力隨時間變化的相關(guān)圖，撞擊數(shù)與時間相關(guān)圖，剪切力與時間的相關(guān)圖，同時變化掩護梁(3)、頂梁(4)、底座(2)的不同鉸接方式，測試不同類型液壓支架的性能。試驗中，設(shè)定聲發(fā)射測試裝置的主放為40dB，門檻值為40dB，探頭諧振頻率為20 400KHz，采樣頻率為IO6次/s，這樣得出的波形圖更加完整。
權(quán)利要求
1.一種工作面支護模擬過程聲發(fā)射測試裝置，它包括:液壓加載裝置(7)巖石(8)聲發(fā)射傳感器(9)鉸接板(10)以及楔形體(11)，其特征在于:該裝置在進行工作面支護模擬過程中，經(jīng)液壓加載裝置(7)，依據(jù)相似比例模擬現(xiàn)場頂板壓力，并選取合適的材料作為模擬的工作面的頂?shù)装?8)，通過調(diào)節(jié)鉸接板(10)的角度模擬不同傾角的工作面，最后由聲發(fā)射傳感器(9)接受信號，對頂?shù)装鍘r石的內(nèi)部損傷程度進行實時監(jiān)測，同時使用原有的液壓支架的結(jié)構(gòu)特點，實現(xiàn)了一種試驗臺模擬可以在不同巖性工作面頂?shù)装搴筒煌ぷ髅鎯A角條件下完成不同的液壓支架進行工作面的支護設(shè)計。
2.如權(quán)利要求1所述一種工作面支護模擬過程聲發(fā)射測試裝置，其特征在于:鉸接板(10)和楔形體(11)的底部都是打孔的鋼板焊接在一起，通過不同的鉸接方式楔形體(11)位置是可以變動的，能夠調(diào)節(jié)鉸接板(10)的角度，實現(xiàn)了模擬不同傾角的工作面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種工作面支護模擬過程聲發(fā)射測試裝置，其特征在于:用聲發(fā)射傳感器(9)與巖石(8)相連,從而對巖石內(nèi)部破裂的結(jié)構(gòu)進行動態(tài)的檢測。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種工作面支護模擬過程聲發(fā)射測試裝置，其特征在于:模擬工作面頂?shù)装骞ぷ髅娴膸r石材料(8)，根據(jù)所需測試的煤礦井下工作面的煤層頂?shù)装暹x取的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工作面支護模擬過程聲發(fā)射測試裝置。為了解決國內(nèi)現(xiàn)有的液壓支架模擬試驗臺的結(jié)構(gòu)簡單、加載裝置人工化、檢測儀器落后、無法動態(tài)的模擬現(xiàn)場的頂?shù)装搴妥詣诱{(diào)節(jié)工作面傾角等弊端。由液壓加載裝置，外接在巖石上的傳感器，以及鉸接板、楔形體組成。液壓加載依據(jù)相似比例，模擬現(xiàn)場頂板壓力，選取合適的材料模擬工作面的頂?shù)装?，通過鉸接板的角度模擬不同傾角的工作面,并由聲發(fā)射傳感器接受信號，實時監(jiān)測頂?shù)装鍘r石的內(nèi)部損傷程度，在原有的液壓支架的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了一種試驗臺模擬可以在不同巖性工作面頂?shù)装搴筒煌ぷ髅鎯A角條件下完成不同的液壓支架進行工作面的支護設(shè)計。
文檔編號G01N3/00GK103196742SQ20131010357
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者彭瑞, 孟祥瑞, 趙光明, 賈瀚文, 高盼軍, 縱帥, 黃四光 申請人:安徽理工大學