久久一区二区免费播放,国产在线欧美日韩一区二区,国产综合色在线视频,精品伊人久久久香线蕉,精品视频麻豆网站,玖玖国产,国内精品久久久久影,在线观看精品视频一区二区三区,午夜久久影院,国产精品一区久久

一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，包括大型巷道支護(hù)模擬系統(tǒng)、加壓傳力系統(tǒng)和支護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，大型巷道支護(hù)模擬系統(tǒng)由大型巷道外形模擬機(jī)構(gòu)和支護(hù)模擬機(jī)構(gòu)組成；加壓傳力系統(tǒng)包括底座、側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)、軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)、側(cè)壓動力系統(tǒng)和軸壓動力系統(tǒng)；支護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括軸向引伸計、徑向引伸計、計算機(jī)、EDC數(shù)字控制器和加壓控制器；每根錨桿外露在橡膠圈內(nèi)部的端部均安裝有聲發(fā)射傳感器。本發(fā)明還公開了一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬方法。本發(fā)明能夠根據(jù)不同礦井的地質(zhì)情況真實(shí)模擬井下巷道的支護(hù)效果以及巷道在壓力作用下產(chǎn)生巷幫變形、底鼓的條件，且能夠模擬出巷道在擾動作用下蠕變失穩(wěn)變形狀態(tài)。
【專利說明】一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦巷道支護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]我國許多礦井的開采深度已超過800米，在大采深條件下，巷道圍巖的應(yīng)力狀態(tài)已接近巖石強(qiáng)度極限，巷道穩(wěn)定性差，很容易因掘進(jìn)和開采擾動作用下而產(chǎn)生大的變形，研究巷道在擾動作用下的流變力學(xué)特性，建立巷道擾動理論，對深井軟巖支護(hù)具有重要的工程實(shí)用價值。由于煤礦巷道深埋地下的原因?qū)е卢F(xiàn)場試驗(yàn)無法進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬系統(tǒng)可以通過對各種工程的模擬和試驗(yàn)觀察，來研究工程圍巖的變形、移動和破壞等現(xiàn)象，分析支護(hù)方案對巷道的作用，從而對巷道支護(hù)提供試驗(yàn)依據(jù)。
[0003]現(xiàn)有巷道支護(hù)模擬實(shí)驗(yàn)臺，主要存在以下局限性，一是模型主要以平面應(yīng)變模型為主，而不能研究三維應(yīng)力均發(fā)生變化的研究對象；二是模型比例較小，這使得研究大比例巷道試驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)；三是模型不能研究巷道支護(hù)形式與支護(hù)參數(shù)等實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究；四是模型只能分開研究巷道的頂板、底板和兩幫進(jìn)行研究，不能對巷道整體的支護(hù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究；五是模型不能模擬巷道擾動的影響，煤礦巷道受采動影響明顯，現(xiàn)有試驗(yàn)臺主要對模擬裝置加載均布載荷，不能模擬沖擊和爆破擾動對巷道的影響。因此急需應(yīng)用相似模擬理論、礦山壓力與控制、結(jié)構(gòu)力學(xué)等相關(guān)學(xué)科知識，開發(fā)出一種三維立體式大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)及方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)方便且成本低、使用操作簡單、實(shí)驗(yàn)效率高、能夠真實(shí)地模擬出煤礦井下巷道支護(hù)的情況的大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，其特征在于:包括大型巷道支護(hù)模擬系統(tǒng)、加壓傳力系統(tǒng)和支護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，
[0006]所述大型巷道支護(hù)模擬系統(tǒng)由大型巷道外形模擬機(jī)構(gòu)和支護(hù)模擬機(jī)構(gòu)組成，所述大型巷道外形模擬機(jī)構(gòu)包括橫截面為回字形的巷道模型箱和套裝在巷道模型箱中間通道內(nèi)的橫截面為方形的橡膠圈，所述巷道模型箱內(nèi)部填充有壓實(shí)的用于模擬巷道圍巖的相似模擬材料；所述支護(hù)模擬機(jī)構(gòu)包括用于卡合連接在橡膠圈內(nèi)部側(cè)壁上和頂面上的方形鋼網(wǎng)，以及用于固定連接在橡膠圈內(nèi)部側(cè)壁上、頂面上和底面上的多塊矩形鋼板，每塊所述矩形鋼板上均設(shè)置有多個用于安裝錨桿的錨桿孔；
[0007]所述加壓傳力系統(tǒng)包括底座、側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)和軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)，以及用于為側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載側(cè)壓提供動力的側(cè)壓動力系統(tǒng)和用于為軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載軸壓提供動力的軸壓動力系統(tǒng)；所述側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在底座上且位于巷道模型箱左側(cè)的左立柱和位于巷道模型箱右側(cè)的右立柱，所述左立柱緊貼巷道模型箱設(shè)置，位于所述右立柱與巷道模型箱之間的底座上設(shè)置有緊貼右立柱的側(cè)向反力架，位于側(cè)向反力架與巷道模型箱之間的底座上設(shè)置有緊貼側(cè)向反力架和巷道模型箱的液壓鋼枕；所述軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)包括安裝在左立柱和右立柱頂部的軸向反力架，以及均勻吊裝在軸向反力架底部的四個液壓千斤頂、安裝在巷道模型箱頂部的傳力板和安裝在傳力板頂部的墊板，所述墊板頂部安裝有四個分別對應(yīng)位于四個液壓千斤頂正下方的傳力座；所述側(cè)壓動力系統(tǒng)包括第一液壓油箱和一端與第一液壓油箱連接的液壓鋼枕進(jìn)油管，所述液壓鋼枕進(jìn)油管的另一端與液壓鋼枕的油口連接，所述液壓鋼枕進(jìn)油管上從連接第一液壓油箱到液壓鋼枕的油口的方向依次連接有第一雙向油泵、第一換向閥和第一壓力計，位于第一換向閥和第一壓力計之間的一段液壓鋼枕進(jìn)油管上連接有接入第一液壓油箱的第一溢流管，所述第一溢流管上連接有第一溢流閥；所述軸壓動力系統(tǒng)包括第二液壓油箱和一端與第二液壓油箱連接的液壓千斤頂進(jìn)油總管，所述液壓千斤頂進(jìn)油總管的另一端通過第一同步閥連接有第一液壓千斤頂進(jìn)油支管和第二液壓千斤頂進(jìn)油支管，所述第一液壓千斤頂進(jìn)油支管上通過第二同步閥連接有兩條第二液壓千斤頂進(jìn)油分管，所述第二液壓千斤頂進(jìn)油支管上通過第三同步閥連接有兩條第二液壓千斤頂進(jìn)油分管，四條第二液壓千斤頂進(jìn)油分管分別對應(yīng)與四個液壓千斤頂?shù)挠涂谶B接，所述液壓千斤頂進(jìn)油總管上從連接第二液壓油箱到第一同步閥的方向依次連接有第二雙向油泵、第二換向閥和第二壓力計，位于第二換向閥和第二壓力計之間的一段液壓千斤頂進(jìn)油總管上連接有接入第二液壓油箱的第二溢流管，所述第二溢流管上連接有第二溢流閥；
[0008]所述支護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括用于對巷道模型箱的軸向應(yīng)變進(jìn)行檢測的軸向引伸計和用于對巷道模型箱的徑向應(yīng)變進(jìn)行檢測的徑向引伸計，以及計算機(jī)、EDC數(shù)字控制器和加壓控制器，所述EDC數(shù)字控制器和加壓控制器均與計算機(jī)相接，所述軸向引伸計和徑向引伸計十字交叉固定在固定器上后設(shè)置在橡膠圈內(nèi)，所述軸向引伸計的兩端分別與橡膠圈內(nèi)部頂面和底面緊密貼合，所述徑向引伸計的兩端分別與橡膠圈內(nèi)部左側(cè)壁和右側(cè)壁緊密貼合，所述軸向引伸計和徑向引伸計均與EDC數(shù)字控制器相接；每根所述錨桿外露在橡膠圈內(nèi)部的端部均安裝有用于對巷道模型箱內(nèi)部的相似模擬材料的聲發(fā)射信號進(jìn)行檢測的聲發(fā)射傳感器，所述聲發(fā)射傳感器、第一壓力計和第二壓力計均與加壓控制器的輸入端相接，所述第一雙向油泵、第一換向閥、第二雙向油泵和第二換向閥均與加壓控制器的輸出端相接。
[0009]上述的一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，其特征在于:包括套裝在四個液壓千斤頂外圍的沖擊鋼環(huán)和用于對振動信號進(jìn)行檢測的振動信號檢測裝置，所述振動信號檢測裝置的測振型速度傳感器探頭連接在底座上，所述振動信號檢測裝置與計算機(jī)相接。
[0010]上述的一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，其特征在于:包括用于對振動信號進(jìn)行檢測的振動信號檢測裝置，所述底座內(nèi)裝有位于巷道模型箱的正下方且內(nèi)部裝有雷管的爆破箱，所述振動信號檢測裝置的測振型速度傳感器探頭連接在底座上，所述振動信號檢測裝置與計算機(jī)相接。
[0011]上述的一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述相似模擬材料為煤巖粉。
[0012]上述的一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述加壓控制器包括單片機(jī)以及與單片機(jī)相接的晶振電路模塊、復(fù)位電路模塊和USB通信電路模塊，所述單片機(jī)的輸入端接有用于對信號進(jìn)行放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換處理的信號調(diào)理電路模塊，所述聲發(fā)射傳感器、第一壓力計和第二壓力計均與信號調(diào)理電路模塊的輸入端相接，所述單片機(jī)的輸出端接有第一雙向油泵驅(qū)動器、第二雙向油泵驅(qū)動器、第一換向閥驅(qū)動器和第二換向閥驅(qū)動器，所述第一雙向油泵與第一雙向油泵驅(qū)動器的輸出端相接，所述第二雙向油泵與第二雙向油泵驅(qū)動器的輸出端相接，所述第一換向閥與第一換向閥驅(qū)動器的輸出端相接，所述第二換向閥與第二換向閥驅(qū)動器的輸出端相接，所述USB通信電路模塊通過USB數(shù)據(jù)線與計算機(jī)相接。
[0013]上述的一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述傳力座的形狀為圓臺形。
[0014]上述的一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述振動信號檢測裝置為TPBOX型振動信號自記儀。
[0015]本發(fā)明還提供了一種能夠能夠根據(jù)不同礦井的地質(zhì)情況真實(shí)模擬井下巷道的支護(hù)效果以及巷道在壓力作用下產(chǎn)生巷幫變形、底鼓的條件的大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬方法，其特征在于該方法包括以下步驟:
[0016]步驟一、巷道圍巖模擬:將相似模擬材料壓實(shí)填充到巷道模型箱內(nèi)部，巷道模型箱與其內(nèi)部的相似模擬材料整體模擬出了巷道圍巖；
[0017]步驟二、巷道支護(hù)模擬:首先，根據(jù)支護(hù)方案用電鉆機(jī)在橡膠圈上打出穿透巷道模型箱并穿入相似模擬材料中的鉆孔；接著，在橡膠圈內(nèi)部側(cè)壁上和頂面上卡合連接方形鋼網(wǎng)；然后，在橡膠圈上安裝數(shù)量與所述鉆孔數(shù)量相等的矩形鋼板，且將所述矩形鋼板上的錨桿孔對準(zhǔn)所述鉆孔；最后，在錨桿孔和所述鉆孔中安裝錨桿，并在錨桿外露在橡膠圈內(nèi)部的端部安裝聲發(fā)射傳感器；
[0018]步驟三、加載側(cè)壓及軸壓給所述巷道圍巖，并對側(cè)壓及軸壓加載過程中的支護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄:操作計算機(jī)，輸入側(cè)壓設(shè)定值和軸壓設(shè)定值，并發(fā)出啟動側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)和軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)的控制信號給加壓控制器，所述加壓控制器控制第一雙向油泵、第一換向閥、第二雙向油泵和第二換向閥打開，第一液壓油箱內(nèi)的液壓油通過液壓鋼枕進(jìn)油管進(jìn)入液壓鋼枕內(nèi)，液壓鋼枕對所述巷道圍巖加載側(cè)壓；第二液壓油箱內(nèi)的液壓油通過液壓千斤頂進(jìn)油總管、第一液壓千斤頂進(jìn)油支管、第二液壓千斤頂進(jìn)油支管和四條液壓千斤頂進(jìn)油分管進(jìn)入四個液壓千斤頂內(nèi)，液壓千斤頂?shù)幕钊麠U伸出，頂在傳力座上，并將壓力通過傳力座傳遞到墊板上，墊板再將壓力通過傳力板傳遞到巷道模型箱上，對所述巷道圍巖加載軸壓；第一壓力計對液壓鋼枕進(jìn)油管內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的側(cè)壓液壓油壓力輸出給加壓控制器，加壓控制器將其接收到的側(cè)壓液壓油壓力與所述側(cè)壓設(shè)定值相比對，當(dāng)側(cè)壓液壓油壓力達(dá)到所述側(cè)壓設(shè)定值時，所述加壓控制器控制第一換向閥和第一雙向油泵關(guān)閉，側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與側(cè)壓設(shè)定值相等的側(cè)壓給所述巷道圍巖；第二壓力計對液壓千斤頂進(jìn)油總管內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的軸壓液壓油壓力輸出給加壓控制器，加壓控制器將其接收到的軸壓液壓油壓力與所述軸壓設(shè)定值相比對，當(dāng)軸壓液壓油壓力達(dá)到所述軸壓設(shè)定值時，所述加壓控制器控制第二換向閥和第二雙向油泵關(guān)閉，軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與軸壓設(shè)定值相等的軸壓給所述巷道圍巖；
[0019]以上加載側(cè)壓及軸壓的過程中，所述聲發(fā)射傳感器對巷道模型箱內(nèi)部的相似模擬材料的聲發(fā)射信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的聲發(fā)射信號輸出給加壓控制器，加壓控制器再將其接收到的聲發(fā)射信號傳輸給計算機(jī)進(jìn)行保存；同時，所述軸向引伸計對巷道模型箱的軸向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的軸向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器，所述徑向引伸計對巷道模型箱的徑向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的徑向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器，EDC數(shù)字控制器再將其接收到的軸向應(yīng)變信號和徑向應(yīng)變信號傳輸給計算機(jī)進(jìn)行保存。
[0020]本發(fā)明還提供了一種能夠?yàn)檠芯坎煌臎_擊擾動對支護(hù)效果的影響提供數(shù)據(jù)支持、便于優(yōu)化出最適合特定巷道的支護(hù)方案的大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬方法，其特征在于該方法包括以下步驟:
[0021]步驟一、巷道圍巖模擬:將相似模擬材料壓實(shí)填充到巷道模型箱內(nèi)部，巷道模型箱與其內(nèi)部的相似模擬材料整體模擬出了巷道圍巖；
[0022]步驟二、巷道支護(hù)模擬:首先，根據(jù)支護(hù)方案用電鉆機(jī)在橡膠圈上打出穿透巷道模型箱并穿入相似模擬材料中的鉆孔；接著，在橡膠圈內(nèi)部側(cè)壁上和頂面上卡合連接方形鋼網(wǎng)；然后，在橡膠圈上安裝數(shù)量與所述鉆孔數(shù)量相等的矩形鋼板，且將所述矩形鋼板上的錨桿孔對準(zhǔn)所述鉆孔；最后，在錨桿孔和所述鉆孔中安裝錨桿，并在錨桿外露在橡膠圈內(nèi)部的端部安裝聲發(fā)射傳感器；
[0023]步驟三、在沖擊擾動下加載側(cè)壓及軸壓給所述巷道圍巖，并對側(cè)壓及軸壓加載過程中的支護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄，其具體過程如下:
[0024]步驟301、操作計算機(jī)，輸入側(cè)壓設(shè)定值和軸壓設(shè)定值，并發(fā)出啟動側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)和軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)的控制信號給加壓控制器，所述加壓控制器控制第一雙向油泵、第一換向閥、第二雙向油泵和第二換向閥打開，第一液壓油箱內(nèi)的液壓油通過液壓鋼枕進(jìn)油管進(jìn)入液壓鋼枕內(nèi)，液壓鋼枕對所述巷道圍巖加載側(cè)壓；第二液壓油箱內(nèi)的液壓油通過液壓千斤頂進(jìn)油總管、第一液壓千斤頂進(jìn)油支管、第二液壓千斤頂進(jìn)油支管和四條液壓千斤頂進(jìn)油分管進(jìn)入四個液壓千斤頂內(nèi)，液壓千斤頂?shù)幕钊麠U伸出，頂在傳力座上，并將壓力通過傳力座傳遞到墊板上，墊板再將壓力通過傳力板傳遞到巷道模型箱上，對所述巷道圍巖加載軸壓；第一壓力計對液壓鋼枕進(jìn)油管內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的側(cè)壓液壓油壓力輸出給加壓控制器，加壓控制器將其接收到的側(cè)壓液壓油壓力與所述側(cè)壓設(shè)定值相比對，當(dāng)側(cè)壓液壓油壓力達(dá)到所述側(cè)壓設(shè)定值時，所述加壓控制器控制第一換向閥和第一雙向油泵關(guān)閉，側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與側(cè)壓設(shè)定值相等的側(cè)壓給所述巷道圍巖；第二壓力計對液壓千斤頂進(jìn)油總管內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的軸壓液壓油壓力輸出給加壓控制器，加壓控制器將其接收到的軸壓液壓油壓力與所述軸壓設(shè)定值相比對，當(dāng)軸壓液壓油壓力達(dá)到所述軸壓設(shè)定值時，所述加壓控制器控制第二換向閥和第二雙向油泵關(guān)閉，軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與軸壓設(shè)定值相等的軸壓給所述巷道圍巖；
[0025]步驟302、將沖擊鋼環(huán)提起再放開，使沖擊鋼環(huán)從高處沿著液壓千斤頂自由下落到傳力座上，形成對所述巷道圍巖的沖擊擾動；
[0026]沖擊擾動下加載側(cè)壓及軸壓的過程中，所述聲發(fā)射傳感器對巷道模型箱內(nèi)部的相似模擬材料的聲發(fā)射信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的聲發(fā)射信號輸出給加壓控制器，加壓控制器再將其接收到的聲發(fā)射信號傳輸給計算機(jī)進(jìn)行保存；同時，所述軸向引伸計對巷道模型箱的軸向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的軸向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器，所述徑向引伸計對巷道模型箱的徑向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的徑向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器，EDC數(shù)字控制器再將其接收到的軸向應(yīng)變信號和徑向應(yīng)變信號傳輸給計算機(jī)進(jìn)行保存；所述振動信號檢測裝置對在沖擊擾動下所述巷道圍巖產(chǎn)生的振動信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的信號輸出給計算機(jī)進(jìn)行保存。
[0027]本發(fā)明還提供了一種能夠?yàn)檠芯坎煌谋茢_動對支護(hù)效果的影響提供數(shù)據(jù)支持、便于優(yōu)化出最適合特定巷道的支護(hù)方案的大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬方法，其特征在于該方法包括以下步驟:
[0028]步驟一、巷道圍巖模擬:將相似模擬材料壓實(shí)填充到巷道模型箱內(nèi)部，巷道模型箱與其內(nèi)部的相似模擬材料整體模擬出了巷道圍巖；
[0029]步驟二、巷道支護(hù)模擬:首先，根據(jù)支護(hù)方案用電鉆機(jī)在橡膠圈上打出穿透巷道模型箱并穿入相似模擬材料中的鉆孔；接著，在橡膠圈內(nèi)部側(cè)壁上和頂面上卡合連接方形鋼網(wǎng)；然后，在橡膠圈上安裝數(shù)量與所述鉆孔數(shù)量相等的矩形鋼板，且將所述矩形鋼板上的錨桿孔對準(zhǔn)所述鉆孔；最后，在錨桿孔和所述鉆孔中安裝錨桿，并在錨桿外露在橡膠圈內(nèi)部的端部安裝聲發(fā)射傳感器；
[0030]步驟三、在爆破擾動下加載側(cè)壓及軸壓給所述巷道圍巖，并對側(cè)壓及軸壓加載過程中的支護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄，其具體過程如下:
[0031]步驟301、操作計算機(jī)，輸入側(cè)壓設(shè)定值和軸壓設(shè)定值，并發(fā)出啟動側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)和軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)的控制信號給加壓控制器，所述加壓控制器控制第一雙向油泵、第一換向閥、第二雙向油泵和第二換向閥打開，第一液壓油箱內(nèi)的液壓油通過液壓鋼枕進(jìn)油管進(jìn)入液壓鋼枕內(nèi)，液壓鋼枕對所述巷道圍巖加載側(cè)壓；第二液壓油箱內(nèi)的液壓油通過液壓千斤頂進(jìn)油總管、第一液壓千斤頂進(jìn)油支管、第二液壓千斤頂進(jìn)油支管和四條液壓千斤頂進(jìn)油分管進(jìn)入四個液壓千斤頂內(nèi)，液壓千斤頂?shù)幕钊麠U伸出，頂在傳力座上，并將壓力通過傳力座傳遞到墊板上，墊板再將壓力通過傳力板傳遞到巷道模型箱上，對所述巷道圍巖加載軸壓；第一壓力計對液壓鋼枕進(jìn)油管內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的側(cè)壓液壓油壓力輸出給加壓控制器，加壓控制器將其接收到的側(cè)壓液壓油壓力與所述側(cè)壓設(shè)定值相比對，當(dāng)側(cè)壓液壓油壓力達(dá)到所述側(cè)壓設(shè)定值時，所述加壓控制器控制第一換向閥和第一雙向油泵關(guān)閉，側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與側(cè)壓設(shè)定值相等的側(cè)壓給所述巷道圍巖；第二壓力計對液壓千斤頂進(jìn)油總管內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的軸壓液壓油壓力輸出給加壓控制器，加壓控制器將其接收到的軸壓液壓油壓力與所述軸壓設(shè)定值相比對，當(dāng)軸壓液壓油壓力達(dá)到所述軸壓設(shè)定值時，所述加壓控制器控制第二換向閥和第二雙向油泵關(guān)閉，軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與軸壓設(shè)定值相等的軸壓給所述巷道圍巖；
[0032]步驟302、引爆爆破箱內(nèi)的雷管，形成對所述巷道圍巖的爆破擾動；
[0033]爆破擾動下加載側(cè)壓及軸壓的過程中，所述聲發(fā)射傳感器對巷道模型箱內(nèi)部的相似模擬材料的聲發(fā)射信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的聲發(fā)射信號輸出給加壓控制器，加壓控制器再將其接收到的聲發(fā)射信號傳輸給計算機(jī)進(jìn)行保存；同時，所述軸向引伸計對巷道模型箱的軸向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的軸向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器，所述徑向引伸計對巷道模型箱的徑向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的徑向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器，EDC數(shù)字控制器再將其接收到的軸向應(yīng)變信號和徑向應(yīng)變信號傳輸給計算機(jī)進(jìn)行保存；所述振動信號檢測裝置對在沖擊擾動下所述巷道圍巖產(chǎn)生的振動信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的信號輸出給計算機(jī)進(jìn)行保存。
[0034]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0035]1、本發(fā)明大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)方便且成本低。
[0036]2、本發(fā)明大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)中采用了自動化程度高的支護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅能夠?qū)?shí)驗(yàn)過程中的巷道模型箱內(nèi)部的相似模擬材料的聲發(fā)射信號和巷道圍巖產(chǎn)生的振動信號，以及巷道模型箱的軸向應(yīng)變信號和巷道模型箱的徑向應(yīng)變信號進(jìn)行自動采集和記錄，且能夠?qū)虞d給模擬出的巷道圍巖的側(cè)壓大小和軸壓大小進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，因此本發(fā)明的使用操作簡單，實(shí)驗(yàn)效率高。
[0037]3、本發(fā)明能夠?qū)δM出的巷道圍巖同時加載側(cè)壓和軸壓，且能夠?qū)虞d給巷道圍巖的側(cè)壓大小和軸壓大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此能夠依據(jù)不同礦井煤巖體的水平應(yīng)力大小和地應(yīng)力大小，真實(shí)地模擬出煤礦井下巷道支護(hù)的情況，能夠用于研究各種工況下的巷道支護(hù)問題。
[0038]4、本發(fā)明軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)中采用了四個千斤頂進(jìn)行傳力，并采用了圓臺形的傳力座進(jìn)行傳力，且在軸壓動力系統(tǒng)中采用了同步閥實(shí)現(xiàn)四個千斤頂?shù)耐剑罱K能夠?qū)⑤S向力均勻地傳遞給巷道模型箱和其內(nèi)部填充的相似模擬材料，因此采用本發(fā)明進(jìn)行大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬的真實(shí)性更高，得到的數(shù)據(jù)更加可靠。
[0039]5、本發(fā)明通過設(shè)置沖擊鋼環(huán)，能夠?yàn)檠芯咳藛T研究沖擊擾動下的錨桿支護(hù)效果提供數(shù)據(jù)支持，且能夠研究不同的沖擊擾動對支護(hù)效果的影響，便于優(yōu)化出最適合特定巷道的支護(hù)方案。
[0040]6、本發(fā)明通過設(shè)置爆破箱，能夠?yàn)檠芯咳藛T研究爆破擾動下的錨桿支護(hù)效果提供數(shù)據(jù)支持，且能夠研究不同的爆破擾動對支護(hù)效果的影響，便于優(yōu)化出最適合特定巷道的支護(hù)方案。
[0041]綜上所述，本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)效率高，模擬真實(shí)性高，能夠根據(jù)不同礦井的地質(zhì)情況真實(shí)模擬井下巷道的支護(hù)效果以及巷道在壓力作用下產(chǎn)生巷幫變形、底鼓的條件，并且能夠模擬出巷道在擾動作用下蠕變失穩(wěn)變形狀態(tài)，能夠用于優(yōu)化不同的支護(hù)方案。
[0042]下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3中大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]圖4為本發(fā)明大型巷道支護(hù)模擬系統(tǒng)的主視圖。
[0047]圖5為圖4的A-A剖視圖。
[0048]圖6為圖4的B-B剖視圖。
[0049]圖7為本發(fā)明實(shí)施例1中支護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電路原理框圖。
[0050]圖8為本發(fā)明實(shí)施例2和實(shí)施例3中支護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電路原理框圖。
[0051]附圖標(biāo)記說明:
[0052]I 一軸向反力架；2—液壓千斤頂；3—右立柱；
[0053]4 一側(cè)向反力架；5—液壓鋼枕；6—底座；
[0054]7—爆破箱；8—錨桿；9一徑向引伸計；
[0055]1—橡膠圈；11 一巷道模型箱；12—聲發(fā)射傳感器；
[0056]13—固定器；14 一軸向引伸計；16—傳力板；
[0057]17—墊板；18—傳力座；19一沖擊鋼環(huán)；
[0058]20一左立柱；21—相似模擬材料；23—第二液壓油箱；
[0059]24—液壓千斤頂進(jìn)油總管；25—第二雙向油泵；
[0060]26—第二換向閥；27—第二溢流閥；28—第二溢流管；
[0061]29一第二壓力計；30—第一同步閥；31—第一壓力計；
[0062]32—第一換向閥；33—第一雙向油泵； 34—第一液壓油箱；
[0063]35—液壓鋼枕進(jìn)油管；36—加壓控制器；
[0064]36-1一單片機(jī)；36-2—晶振電路模塊；
[0065]36-3—復(fù)位電路模塊；36-4 — USB通信電路模塊；
[0066]36-5一信號調(diào)理電路模塊；36-6—第一雙向油泵驅(qū)動器；
[0067]36-7—第二雙向油泵驅(qū)動器；36-8—第一換向閥驅(qū)動器；
[0068]36-9—第二換向閥驅(qū)動器；37—第一溢流閥；
[0069]38—第一溢流管；39 — EDC數(shù)字控制器；
[0070]40一計算機(jī)；41一矩形鋼板；42—錨桿孔；
[0071]43一方形鋼網(wǎng)；44一振動f目號檢測裝置；
[0072]45—第一液壓千斤頂進(jìn)油支管；46—第二液壓千斤頂進(jìn)油支管；
[0073]47一第二同步閥；48—第二同步閥；
[0074]49 一第二液壓千斤頂進(jìn)油分管。

【具體實(shí)施方式】
[0075]實(shí)施例1
[0076]如圖1以及圖4?圖7所示，本發(fā)明的大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，包括大型巷道支護(hù)模擬系統(tǒng)、加壓傳力系統(tǒng)和支護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，
[0077]所述大型巷道支護(hù)模擬系統(tǒng)由大型巷道外形模擬機(jī)構(gòu)和支護(hù)模擬機(jī)構(gòu)組成，所述大型巷道外形模擬機(jī)構(gòu)包括橫截面為回字形的巷道模型箱11和套裝在巷道模型箱11中間通道內(nèi)的橫截面為方形的橡膠圈10，所述巷道模型箱11內(nèi)部填充有壓實(shí)的用于模擬巷道圍巖的相似模擬材料21 ;所述支護(hù)模擬機(jī)構(gòu)包括用于卡合連接在橡膠圈10內(nèi)部側(cè)壁上和頂面上的方形鋼網(wǎng)43，以及用于固定連接在橡膠圈10內(nèi)部側(cè)壁上、頂面上和底面上的多塊矩形鋼板41，每塊所述矩形鋼板41上均設(shè)置有多個用于安裝錨桿8的錨桿孔42 ；
[0078]所述加壓傳力系統(tǒng)包括底座6、側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)和軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)，以及用于為側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載側(cè)壓提供動力的側(cè)壓動力系統(tǒng)和用于為軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載軸壓提供動力的軸壓動力系統(tǒng)；所述側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在底座6上且位于巷道模型箱11左側(cè)的左立柱20和位于巷道模型箱11右側(cè)的右立柱3，所述左立柱20緊貼巷道模型箱11設(shè)置，位于所述右立柱3與巷道模型箱11之間的底座6上設(shè)置有緊貼右立柱3的側(cè)向反力架4，位于側(cè)向反力架4與巷道模型箱11之間的底座6上設(shè)置有緊貼側(cè)向反力架4和巷道模型箱11的液壓鋼枕5 ;所述軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)包括安裝在左立柱20和右立柱3頂部的軸向反力架1，以及均勻吊裝在軸向反力架I底部的四個液壓千斤頂2、安裝在巷道模型箱11頂部的傳力板16和安裝在傳力板16頂部的墊板17，所述墊板17頂部安裝有四個分別對應(yīng)位于四個液壓千斤頂2正下方的傳力座18 ;所述側(cè)壓動力系統(tǒng)包括第一液壓油箱34和一端與第一液壓油箱34連接的液壓鋼枕進(jìn)油管35，所述液壓鋼枕進(jìn)油管35的另一端與液壓鋼枕5的油口連接，所述液壓鋼枕進(jìn)油管35上從連接第一液壓油箱34到液壓鋼枕5的油口的方向依次連接有第一雙向油泵33、第一換向閥32和第一壓力計31，位于第一換向閥32和第一壓力計31之間的一段液壓鋼枕進(jìn)油管35上連接有接入第一液壓油箱34的第一溢流管38，所述第一溢流管38上連接有第一溢流閥37 ;所述軸壓動力系統(tǒng)包括第二液壓油箱23和一端與第二液壓油箱23連接的液壓千斤頂進(jìn)油總管24，所述液壓千斤頂進(jìn)油總管24的另一端通過第一同步閥30連接有第一液壓千斤頂進(jìn)油支管45和第二液壓千斤頂進(jìn)油支管46，所述第一液壓千斤頂進(jìn)油支管45上通過第二同步閥47連接有兩條第二液壓千斤頂進(jìn)油分管49，所述第二液壓千斤頂進(jìn)油支管46上通過第三同步閥48連接有兩條第二液壓千斤頂進(jìn)油分管49，四條第二液壓千斤頂進(jìn)油分管49分別對應(yīng)與四個液壓千斤頂2的油口連接，所述液壓千斤頂進(jìn)油總管24上從連接第二液壓油箱23到第一同步閥30的方向依次連接有第二雙向油泵25、第二換向閥26和第二壓力計29，位于第二換向閥26和第二壓力計29之間的一段液壓千斤頂進(jìn)油總管24上連接有接入第二液壓油箱23的第二溢流管28，所述第二溢流管28上連接有第二溢流閥27 ；
[0079]所述支護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括用于對巷道模型箱11的軸向應(yīng)變進(jìn)行檢測的軸向引伸計14和用于對巷道模型箱11的徑向應(yīng)變進(jìn)行檢測的徑向引伸計9，以及計算機(jī)40、EDC數(shù)字控制器39和加壓控制器36，所述EDC數(shù)字控制器39和加壓控制器36均與計算機(jī)40相接，所述軸向引伸計14和徑向引伸計9十字交叉固定在固定器13上后設(shè)置在橡膠圈10內(nèi)，所述軸向引伸計14的兩端分別與橡膠圈10內(nèi)部頂面和底面緊密貼合，所述徑向引伸計9的兩端分別與橡膠圈10內(nèi)部左側(cè)壁和右側(cè)壁緊密貼合，所述軸向引伸計14和徑向引伸計9均與EDC數(shù)字控制器39相接；每根所述錨桿8外露在橡膠圈10內(nèi)部的端部均安裝有用于對巷道模型箱11內(nèi)部的相似模擬材料21的聲發(fā)射信號進(jìn)行檢測的聲發(fā)射傳感器12，所述聲發(fā)射傳感器12、第一壓力計31和第二壓力計29均與加壓控制器36的輸入端相接，所述第一雙向油泵33、第一換向閥32、第二雙向油泵25和第二換向閥26均與加壓控制器36的輸出端相接。
[0080]本實(shí)施例中，所述相似模擬材料21為煤巖粉。所述加壓控制器36包括單片機(jī)36-1以及與單片機(jī)36-1相接的晶振電路模塊36-2、復(fù)位電路模塊36_3和USB通信電路模塊36-4，所述單片機(jī)36-1的輸入端接有用于對信號進(jìn)行放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換處理的信號調(diào)理電路模塊36-5，所述聲發(fā)射傳感器12、第一壓力計31和第二壓力計29均與信號調(diào)理電路模塊36-5的輸入端相接，所述單片機(jī)36-1的輸出端接有第一雙向油泵驅(qū)動器36-6、第二雙向油泵驅(qū)動器36-7、第一換向閥驅(qū)動器36-8和第二換向閥驅(qū)動器36-9,所述第一雙向油泵33與第一雙向油泵驅(qū)動器36-6的輸出端相接，所述第二雙向油泵25與第二雙向油泵驅(qū)動器36-7的輸出端相接，所述第一換向閥32與第一換向閥驅(qū)動器36-8的輸出端相接，所述第二換向閥26與第二換向閥驅(qū)動器36-9的輸出端相接，所述USB通信電路模塊36_4通過USB數(shù)據(jù)線與計算機(jī)40相接。所述傳力座18的形狀為圓臺形，能夠?qū)⑤S向力均勻地傳遞給巷道模型箱11和其內(nèi)部填充的相似模擬材料21。
[0081]本發(fā)明的大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬方法，包括以下步驟:
[0082]步驟一、巷道圍巖模擬:將相似模擬材料21壓實(shí)填充到巷道模型箱11內(nèi)部，巷道模型箱11與其內(nèi)部的相似模擬材料21整體模擬出了巷道圍巖；
[0083]步驟二、巷道支護(hù)模擬:首先，根據(jù)支護(hù)方案用電鉆機(jī)在橡膠圈10上打出穿透巷道模型箱11并穿入相似模擬材料21中的鉆孔；接著，在橡膠圈10內(nèi)部側(cè)壁上和頂面上卡合連接方形鋼網(wǎng)43 ;然后，在橡膠圈10上安裝數(shù)量與所述鉆孔數(shù)量相等的矩形鋼板41，且將所述矩形鋼板41上的錨桿孔42對準(zhǔn)所述鉆孔；最后，在錨桿孔42和所述鉆孔中安裝錨桿8，并在錨桿8外露在橡膠圈10內(nèi)部的端部安裝聲發(fā)射傳感器12 ；
[0084]步驟三、加載側(cè)壓及軸壓給所述巷道圍巖，并對側(cè)壓及軸壓加載過程中的支護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄:操作計算機(jī)40，輸入側(cè)壓設(shè)定值和軸壓設(shè)定值，并發(fā)出啟動側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)和軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)的控制信號給加壓控制器36,所述加壓控制器36控制第一雙向油泵33、第一換向閥32、第二雙向油泵25和第二換向閥26打開，第一液壓油箱34內(nèi)的液壓油通過液壓鋼枕進(jìn)油管35進(jìn)入液壓鋼枕5內(nèi)，液壓鋼枕5對所述巷道圍巖加載側(cè)壓；第二液壓油箱23內(nèi)的液壓油通過液壓千斤頂進(jìn)油總管24、第一液壓千斤頂進(jìn)油支管45、第二液壓千斤頂進(jìn)油支管46和四條液壓千斤頂進(jìn)油分管49進(jìn)入四個液壓千斤頂2內(nèi)，液壓千斤頂2的活塞桿伸出，頂在傳力座18上，并將壓力通過傳力座18傳遞到墊板17上，墊板17再將壓力通過傳力板16傳遞到巷道模型箱11上，對所述巷道圍巖加載軸壓；第一壓力計31對液壓鋼枕進(jìn)油管35內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的側(cè)壓液壓油壓力輸出給加壓控制器36，加壓控制器36將其接收到的側(cè)壓液壓油壓力與所述側(cè)壓設(shè)定值相比對，當(dāng)側(cè)壓液壓油壓力達(dá)到所述側(cè)壓設(shè)定值時，所述加壓控制器36控制第一換向閥32和第一雙向油泵33關(guān)閉，側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與側(cè)壓設(shè)定值相等的側(cè)壓給所述巷道圍巖；第二壓力計29對液壓千斤頂進(jìn)油總管24內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的軸壓液壓油壓力輸出給加壓控制器36，加壓控制器36將其接收到的軸壓液壓油壓力與所述軸壓設(shè)定值相比對，當(dāng)軸壓液壓油壓力達(dá)到所述軸壓設(shè)定值時，所述加壓控制器36控制第二換向閥26和第二雙向油泵25關(guān)閉，軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與軸壓設(shè)定值相等的軸壓給所述巷道圍巖；
[0085]以上加載側(cè)壓及軸壓的過程中，所述聲發(fā)射傳感器12對巷道模型箱11內(nèi)部的相似模擬材料21的聲發(fā)射信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的聲發(fā)射信號輸出給加壓控制器36，加壓控制器36再將其接收到的聲發(fā)射信號傳輸給計算機(jī)40進(jìn)行保存；同時，所述軸向引伸計14對巷道模型箱11的軸向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的軸向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器39，所述徑向引伸計9對巷道模型箱11的徑向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的徑向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器39，EDC數(shù)字控制器39再將其接收到的軸向應(yīng)變信號和徑向應(yīng)變信號傳輸給計算機(jī)40進(jìn)行保存。存儲在計算機(jī)40內(nèi)的巷道模型箱11內(nèi)部的相似模擬材料21的聲發(fā)射信號，以及巷道模型箱11的軸向應(yīng)變信號和巷道模型箱11的徑向應(yīng)變信號，能夠?yàn)檠芯咳藛T研究錨桿支護(hù)效果提供數(shù)據(jù)支持；通過對不同的錨桿支護(hù)方案進(jìn)行以上實(shí)驗(yàn)，就能夠得到不同錨桿支護(hù)方案下的多組數(shù)據(jù)，研究人員通過對比數(shù)據(jù)，能夠優(yōu)化出最適合特定巷道的支護(hù)方案。
[0086]具體實(shí)施時，步驟三中輸入的側(cè)壓設(shè)定值的大小等于要模擬的巷道的水平應(yīng)力大小，步驟三中輸入的軸壓設(shè)定值的大小等于要模擬的巷道的地應(yīng)力大小。
[0087]實(shí)施例2
[0088]結(jié)合圖2和圖8，本實(shí)施例中的大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，與實(shí)施例1不同的是:本發(fā)明還包括套裝在四個液壓千斤頂2外圍的沖擊鋼環(huán)19和用于對振動信號進(jìn)行檢測的振動信號檢測裝置44，所述振動信號檢測裝置44的測振型速度傳感器探頭連接在底座6上，所述振動信號檢測裝置44與計算機(jī)40相接。所述振動信號檢測裝置44為TPB0X-508型振動信號自記儀。其余結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1相同。
[0089]本實(shí)施例中的大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬方法，與實(shí)施例1不同的是:
[0090]步驟三、在沖擊擾動下加載側(cè)壓及軸壓給所述巷道圍巖，并對側(cè)壓及軸壓加載過程中的支護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄，其具體過程如下:
[0091]步驟301、操作計算機(jī)40，輸入側(cè)壓設(shè)定值和軸壓設(shè)定值，并發(fā)出啟動側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)和軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)的控制信號給加壓控制器36,所述加壓控制器36控制第一雙向油泵33、第一換向閥32、第二雙向油泵25和第二換向閥26打開，第一液壓油箱34內(nèi)的液壓油通過液壓鋼枕進(jìn)油管35進(jìn)入液壓鋼枕5內(nèi)，液壓鋼枕5對所述巷道圍巖加載側(cè)壓；第二液壓油箱23內(nèi)的液壓油通過液壓千斤頂進(jìn)油總管24、第一液壓千斤頂進(jìn)油支管45、第二液壓千斤頂進(jìn)油支管46和四條液壓千斤頂進(jìn)油分管49進(jìn)入四個液壓千斤頂2內(nèi)，液壓千斤頂2的活塞桿伸出，頂在傳力座18上，并將壓力通過傳力座18傳遞到墊板17上，墊板17再將壓力通過傳力板16傳遞到巷道模型箱11上，對所述巷道圍巖加載軸壓；第一壓力計31對液壓鋼枕進(jìn)油管35內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的側(cè)壓液壓油壓力輸出給加壓控制器36，加壓控制器36將其接收到的側(cè)壓液壓油壓力與所述側(cè)壓設(shè)定值相比對，當(dāng)側(cè)壓液壓油壓力達(dá)到所述側(cè)壓設(shè)定值時，所述加壓控制器36控制第一換向閥32和第一雙向油泵33關(guān)閉，側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與側(cè)壓設(shè)定值相等的側(cè)壓給所述巷道圍巖；第二壓力計29對液壓千斤頂進(jìn)油總管24內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的軸壓液壓油壓力輸出給加壓控制器36，加壓控制器36將其接收到的軸壓液壓油壓力與所述軸壓設(shè)定值相比對，當(dāng)軸壓液壓油壓力達(dá)到所述軸壓設(shè)定值時，所述加壓控制器36控制第二換向閥26和第二雙向油泵25關(guān)閉，軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與軸壓設(shè)定值相等的軸壓給所述巷道圍巖；
[0092]步驟302、將沖擊鋼環(huán)19提起再放開，使沖擊鋼環(huán)19從高處沿著液壓千斤頂2自由下落到傳力座18上，形成對所述巷道圍巖的沖擊擾動；
[0093]沖擊擾動下加載側(cè)壓及軸壓的過程中，所述聲發(fā)射傳感器12對巷道模型箱11內(nèi)部的相似模擬材料21的聲發(fā)射信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的聲發(fā)射信號輸出給加壓控制器36，加壓控制器36再將其接收到的聲發(fā)射信號傳輸給計算機(jī)40進(jìn)行保存；同時，所述軸向引伸計14對巷道模型箱11的軸向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的軸向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器39，所述徑向引伸計9對巷道模型箱11的徑向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的徑向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器39，EDC數(shù)字控制器39再將其接收到的軸向應(yīng)變信號和徑向應(yīng)變信號傳輸給計算機(jī)40進(jìn)行保存；所述振動信號檢測裝置44對在沖擊擾動下所述巷道圍巖產(chǎn)生的振動信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的信號輸出給計算機(jī)40進(jìn)行保存。存儲在計算機(jī)40內(nèi)的巷道模型箱11內(nèi)部的相似模擬材料21的聲發(fā)射信號和所述巷道圍巖產(chǎn)生的振動信號，以及巷道模型箱11的軸向應(yīng)變信號和巷道模型箱11的徑向應(yīng)變信號，能夠?yàn)檠芯咳藛T研究沖擊擾動下的錨桿支護(hù)效果提供數(shù)據(jù)支持；通過對同一種錨桿支護(hù)方案多次進(jìn)行以上實(shí)驗(yàn)，并在每次實(shí)驗(yàn)時選用不同重量的沖擊鋼環(huán)19，或者將沖擊鋼環(huán)19提起到不同的高度再放開，就能夠得到同一種錨桿支護(hù)方案下的多組數(shù)據(jù)，研究人員通過對比數(shù)據(jù)，能夠研究不同的沖擊擾動對支護(hù)效果的影響；通過對不同的錨桿支護(hù)方案進(jìn)行以上實(shí)驗(yàn)，就能夠得到不同錨桿支護(hù)方案下的多組數(shù)據(jù)，研究人員通過對比數(shù)據(jù)，能夠優(yōu)化出最適合特定巷道的支護(hù)方案。
[0094]步驟一和步驟二均與實(shí)施例1相同。
[0095]實(shí)施例3
[0096]結(jié)合圖3和圖8，本實(shí)施例中的大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，與實(shí)施例1不同的是:本發(fā)明還包括用于對振動信號進(jìn)行檢測的振動信號檢測裝置44，所述底座6內(nèi)裝有位于巷道模型箱11的正下方且內(nèi)部裝有雷管的爆破箱7，所述振動信號檢測裝置44的測振型速度傳感器探頭連接在底座6上，所述振動信號檢測裝置44與計算機(jī)40相接。所述振動信號檢測裝置44為TPB0X-508型振動信號自記儀。其余結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1相同。
[0097]本實(shí)施例中的大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬方法，與實(shí)施例1不同的是:
[0098]步驟三、在爆破擾動下加載側(cè)壓及軸壓給所述巷道圍巖，并對側(cè)壓及軸壓加載過程中的支護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄，其具體過程如下:
[0099]步驟301、操作計算機(jī)40，輸入側(cè)壓設(shè)定值和軸壓設(shè)定值，并發(fā)出啟動側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)和軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)的控制信號給加壓控制器36,所述加壓控制器36控制第一雙向油泵33、第一換向閥32、第二雙向油泵25和第二換向閥26打開，第一液壓油箱34內(nèi)的液壓油通過液壓鋼枕進(jìn)油管35進(jìn)入液壓鋼枕5內(nèi)，液壓鋼枕5對所述巷道圍巖加載側(cè)壓；第二液壓油箱23內(nèi)的液壓油通過液壓千斤頂進(jìn)油總管24、第一液壓千斤頂進(jìn)油支管45、第二液壓千斤頂進(jìn)油支管46和四條液壓千斤頂進(jìn)油分管49進(jìn)入四個液壓千斤頂2內(nèi)，液壓千斤頂2的活塞桿伸出，頂在傳力座18上，并將壓力通過傳力座18傳遞到墊板17上，墊板17再將壓力通過傳力板16傳遞到巷道模型箱11上，對所述巷道圍巖加載軸壓；第一壓力計31對液壓鋼枕進(jìn)油管35內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的側(cè)壓液壓油壓力輸出給加壓控制器36，加壓控制器36將其接收到的側(cè)壓液壓油壓力與所述側(cè)壓設(shè)定值相比對，當(dāng)側(cè)壓液壓油壓力達(dá)到所述側(cè)壓設(shè)定值時，所述加壓控制器36控制第一換向閥32和第一雙向油泵33關(guān)閉，側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與側(cè)壓設(shè)定值相等的側(cè)壓給所述巷道圍巖；第二壓力計29對液壓千斤頂進(jìn)油總管24內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的軸壓液壓油壓力輸出給加壓控制器36，加壓控制器36將其接收到的軸壓液壓油壓力與所述軸壓設(shè)定值相比對，當(dāng)軸壓液壓油壓力達(dá)到所述軸壓設(shè)定值時，所述加壓控制器36控制第二換向閥26和第二雙向油泵25關(guān)閉，軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與軸壓設(shè)定值相等的軸壓給所述巷道圍巖；
[0100]步驟302、引爆爆破箱7內(nèi)的雷管，形成對所述巷道圍巖的爆破擾動；
[0101]爆破擾動下加載側(cè)壓及軸壓的過程中，所述聲發(fā)射傳感器12對巷道模型箱11內(nèi)部的相似模擬材料21的聲發(fā)射信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的聲發(fā)射信號輸出給加壓控制器36，加壓控制器36再將其接收到的聲發(fā)射信號傳輸給計算機(jī)40進(jìn)行保存；同時，所述軸向引伸計14對巷道模型箱11的軸向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的軸向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器39，所述徑向引伸計9對巷道模型箱11的徑向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的徑向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器39，EDC數(shù)字控制器39再將其接收到的軸向應(yīng)變信號和徑向應(yīng)變信號傳輸給計算機(jī)40進(jìn)行保存；所述振動信號檢測裝置44對在沖擊擾動下所述巷道圍巖產(chǎn)生的振動信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的信號輸出給計算機(jī)40進(jìn)行保存。存儲在計算機(jī)40內(nèi)的巷道模型箱11內(nèi)部的相似模擬材料21的聲發(fā)射信號和所述巷道圍巖產(chǎn)生的振動信號，以及巷道模型箱11的軸向應(yīng)變信號和巷道模型箱11的徑向應(yīng)變信號，能夠?yàn)檠芯咳藛T研究爆破擾動下的錨桿支護(hù)效果提供數(shù)據(jù)支持；通過對同一種錨桿支護(hù)方案多次進(jìn)行以上實(shí)驗(yàn)，并在每次實(shí)驗(yàn)時在爆破箱7內(nèi)裝入不同數(shù)量的雷管，就能夠得到同一種錨桿支護(hù)方案下的多組數(shù)據(jù)，研究人員通過對比數(shù)據(jù)，能夠研究不同的爆破擾動對支護(hù)效果的影響；通過對不同的錨桿支護(hù)方案進(jìn)行以上實(shí)驗(yàn)，就能夠得到不同錨桿支護(hù)方案下的多組數(shù)據(jù)，研究人員通過對比數(shù)據(jù)，能夠優(yōu)化出最適合特定巷道的支護(hù)方案。
[0102]步驟一和步驟二均與實(shí)施例1相同。
[0103]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，其特征在于:包括大型巷道支護(hù)模擬系統(tǒng)、力口壓傳力系統(tǒng)和支護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 所述大型巷道支護(hù)模擬系統(tǒng)由大型巷道外形模擬機(jī)構(gòu)和支護(hù)模擬機(jī)構(gòu)組成，所述大型巷道外形模擬機(jī)構(gòu)包括橫截面為回字形的巷道模型箱(11)和套裝在巷道模型箱(11)中間通道內(nèi)的橫截面為方形的橡膠圈(10)，所述巷道模型箱(11)內(nèi)部填充有壓實(shí)的用于模擬巷道圍巖的相似模擬材料(21);所述支護(hù)模擬機(jī)構(gòu)包括用于卡合連接在橡膠圈(10)內(nèi)部側(cè)壁上和頂面上的方形鋼網(wǎng)(43)，以及用于固定連接在橡膠圈(10)內(nèi)部側(cè)壁上、頂面上和底面上的多塊矩形鋼板(41)，每塊所述矩形鋼板(41)上均設(shè)置有多個用于安裝錨桿(8)的錨桿孔(42)； 所述加壓傳力系統(tǒng)包括底座(6)、側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)和軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)，以及用于為側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載側(cè)壓提供動力的側(cè)壓動力系統(tǒng)和用于為軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載軸壓提供動力的軸壓動力系統(tǒng)；所述側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在底座(6)上且位于巷道模型箱(11)左側(cè)的左立柱(20)和位于巷道模型箱(11)右側(cè)的右立柱(3)，所述左立柱(20)緊貼巷道模型箱(11)設(shè)置，位于所述右立柱(3)與巷道模型箱(11)之間的底座(6)上設(shè)置有緊貼右立柱⑶的側(cè)向反力架(4)，位于側(cè)向反力架(4)與巷道模型箱(11)之間的底座(6)上設(shè)置有緊貼側(cè)向反力架(4)和巷道模型箱(11)的液壓鋼枕(5);所述軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)包括安裝在左立柱(20)和右立柱(3)頂部的軸向反力架(I)，以及均勻吊裝在軸向反力架(I)底部的四個液壓千斤頂(2)、安裝在巷道模型箱(11)頂部的傳力板(16)和安裝在傳力板(16)頂部的墊板(17)，所述墊板(17)頂部安裝有四個分別對應(yīng)位于四個液壓千斤頂(2)正下方的傳力座(18);所述側(cè)壓動力系統(tǒng)包括第一液壓油箱(34)和一端與第一液壓油箱(34)連接的液壓鋼枕進(jìn)油管(35)，所述液壓鋼枕進(jìn)油管(35)的另一端與液壓鋼枕(5)的油口連接，所述液壓鋼枕進(jìn)油管(35)上從連接第一液壓油箱(34)到液壓鋼枕(5)的油口的方向依次連接有第一雙向油泵(33)、第一換向閥(32)和第一壓力計(31)，位于第一換向閥(32)和第一壓力計(31)之間的一段液壓鋼枕進(jìn)油管(35)上連接有接入第一液壓油箱(34)的第一溢流管(38)，所述第一溢流管(38)上連接有第一溢流閥(37);所述軸壓動力系統(tǒng)包括第二液壓油箱(23)和一端與第二液壓油箱(23)連接的液壓千斤頂進(jìn)油總管(24)，所述液壓千斤頂進(jìn)油總管(24)的另一端通過第一同步閥(30)連接有第一液壓千斤頂進(jìn)油支管(45)和第二液壓千斤頂進(jìn)油支管(46)，所述第一液壓千斤頂進(jìn)油支管(45)上通過第二同步閥(47)連接有兩條第二液壓千斤頂進(jìn)油分管(49)，所述第二液壓千斤頂進(jìn)油支管(46)上通過第三同步閥(48)連接有兩條第二液壓千斤頂進(jìn)油分管(49)，四條第二液壓千斤頂進(jìn)油分管(49)分別對應(yīng)與四個液壓千斤頂(2)的油口連接，所述液壓千斤頂進(jìn)油總管(24)上從連接第二液壓油箱(23)到第一同步閥(30)的方向依次連接有第二雙向油泵(25)、第二換向閥(26)和第二壓力計(29)，位于第二換向閥(26)和第二壓力計(29)之間的一段液壓千斤頂進(jìn)油總管(24)上連接有接入第二液壓油箱(23)的第二溢流管(28)，所述第二溢流管(28)上連接有第二溢流閥(27)； 所述支護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括用于對巷道模型箱(11)的軸向應(yīng)變進(jìn)行檢測的軸向引伸計(14)和用于對巷道模型箱(11)的徑向應(yīng)變進(jìn)行檢測的徑向引伸計(9)，以及計算機(jī)(40)、EDC數(shù)字控制器(39)和加壓控制器(36)，所述EDC數(shù)字控制器(39)和加壓控制器(36)均與計算機(jī)(40)相接，所述軸向引伸計(14)和徑向引伸計(9)十字交叉固定在固定器(13)上后設(shè)置在橡膠圈(10)內(nèi)，所述軸向引伸計(14)的兩端分別與橡膠圈(10)內(nèi)部頂面和底面緊密貼合，所述徑向引伸計(9)的兩端分別與橡膠圈(10)內(nèi)部左側(cè)壁和右側(cè)壁緊密貼合，所述軸向引伸計(14)和徑向引伸計(9)均與EDC數(shù)字控制器(39)相接；每根所述錨桿(8)外露在橡膠圈(10)內(nèi)部的端部均安裝有用于對巷道模型箱(11)內(nèi)部的相似模擬材料(21)的聲發(fā)射信號進(jìn)行檢測的聲發(fā)射傳感器(12)，所述聲發(fā)射傳感器(12)、第一壓力計(31)和第二壓力計(29)均與加壓控制器(36)的輸入端相接，所述第一雙向油泵(33)、第一換向閥(32)、第二雙向油泵(25)和第二換向閥(26)均與加壓控制器(36)的輸出端相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，其特征在于:包括套裝在四個液壓千斤頂(2)外圍的沖擊鋼環(huán)(19)和用于對振動信號進(jìn)行檢測的振動信號檢測裝置(44)，所述振動信號檢測裝置(44)的測振型速度傳感器探頭連接在底座(6)上，所述振動信號檢測裝置(44)與計算機(jī)(40)相接。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，其特征在于:包括用于對振動信號進(jìn)行檢測的振動信號檢測裝置(44)，所述底座￠)內(nèi)裝有位于巷道模型箱(11)的正下方且內(nèi)部裝有雷管的爆破箱(7)，所述振動信號檢測裝置(44)的測振型速度傳感器探頭連接在底座(6)上，所述振動信號檢測裝置(44)與計算機(jī)(40)相接。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述相似模擬材料(21)為煤巖粉。
5.按照權(quán)利要求1、2或3所述的一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述加壓控制器(36)包括單片機(jī)(36-1)以及與單片機(jī)(36-1)相接的晶振電路模塊(36_2)、復(fù)位電路模塊(36-3)和USB通信電路模塊(36-4)，所述單片機(jī)(36_1)的輸入端接有用于對信號進(jìn)行放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換處理的信號調(diào)理電路模塊(36-5)，所述聲發(fā)射傳感器(12)、第一壓力計(31)和第二壓力計(29)均與信號調(diào)理電路模塊(36-5)的輸入端相接，所述單片機(jī)(36-1)的輸出端接有第一雙向油泵驅(qū)動器(36-6)、第二雙向油泵驅(qū)動器(36-7)、第一換向閥驅(qū)動器(36-8)和第二換向閥驅(qū)動器(36-9),所述第一雙向油泵(33)與第一雙向油泵驅(qū)動器(36-6)的輸出端相接，所述第二雙向油泵(25)與第二雙向油泵驅(qū)動器(36-7)的輸出端相接,所述第一換向閥(32)與第一換向閥驅(qū)動器(36-8)的輸出端相接，所述第二換向閥(26)與第二換向閥驅(qū)動器(36-9)的輸出端相接，所述USB通信電路模塊(36-4)通過USB數(shù)據(jù)線與計算機(jī)(40)相接。
6.按照權(quán)利要求1、2或3所述的一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述傳力座(18)的形狀為圓臺形。
7.按照權(quán)利要求2或3所述的一種大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)，其特征在于:所述振動信號檢測裝置(44)為TPB0X-508型振動信號自記儀。
8.一種利用如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)進(jìn)行大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬的方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟一、巷道圍巖模擬:將相似模擬材料(21)壓實(shí)填充到巷道模型箱(11)內(nèi)部，巷道模型箱(11)與其內(nèi)部的相似模擬材料(21)整體模擬出了巷道圍巖； 步驟二、巷道支護(hù)模擬:首先，根據(jù)支護(hù)方案用電鉆機(jī)在橡膠圈(10)上打出穿透巷道模型箱(11)并穿入相似模擬材料(21)中的鉆孔；接著，在橡膠圈(10)內(nèi)部側(cè)壁上和頂面上卡合連接方形鋼網(wǎng)(43);然后，在橡膠圈(10)上安裝數(shù)量與所述鉆孔數(shù)量相等的矩形鋼板(41)，且將所述矩形鋼板(41)上的錨桿孔(42)對準(zhǔn)所述鉆孔；最后，在錨桿孔(42)和所述鉆孔中安裝錨桿(8)，并在錨桿(8)外露在橡膠圈(10)內(nèi)部的端部安裝聲發(fā)射傳感器(12)； 步驟三、加載側(cè)壓及軸壓給所述巷道圍巖，并對側(cè)壓及軸壓加載過程中的支護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄:操作計算機(jī)(40)，輸入側(cè)壓設(shè)定值和軸壓設(shè)定值，并發(fā)出啟動側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)和軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)的控制信號給加壓控制器(36)，所述加壓控制器(36)控制第一雙向油泵(33)、第一換向閥(32)、第二雙向油泵(25)和第二換向閥(26)打開，第一液壓油箱(34)內(nèi)的液壓油通過液壓鋼枕進(jìn)油管(35)進(jìn)入液壓鋼枕(5)內(nèi)，液壓鋼枕(5)對所述巷道圍巖加載側(cè)壓；第二液壓油箱(23)內(nèi)的液壓油通過液壓千斤頂進(jìn)油總管(24)、第一液壓千斤頂進(jìn)油支管(45)、第二液壓千斤頂進(jìn)油支管(46)和四條液壓千斤頂進(jìn)油分管(49)進(jìn)入四個液壓千斤頂⑵內(nèi)，液壓千斤頂⑵的活塞桿伸出，頂在傳力座(18)上，并將壓力通過傳力座(18)傳遞到墊板(17)上，墊板(17)再將壓力通過傳力板(16)傳遞到巷道模型箱(11)上，對所述巷道圍巖加載軸壓；第一壓力計(31)對液壓鋼枕進(jìn)油管(35)內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的側(cè)壓液壓油壓力輸出給加壓控制器(36)，加壓控制器(36)將其接收到的側(cè)壓液壓油壓力與所述側(cè)壓設(shè)定值相比對，當(dāng)側(cè)壓液壓油壓力達(dá)到所述側(cè)壓設(shè)定值時，所述加壓控制器(36)控制第一換向閥(32)和第一雙向油泵(33)關(guān)閉，側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與側(cè)壓設(shè)定值相等的側(cè)壓給所述巷道圍巖；第二壓力計(29)對液壓千斤頂進(jìn)油總管(24)內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的軸壓液壓油壓力輸出給加壓控制器(36)，加壓控制器(36)將其接收到的軸壓液壓油壓力與所述軸壓設(shè)定值相比對，當(dāng)軸壓液壓油壓力達(dá)到所述軸壓設(shè)定值時，所述加壓控制器(36)控制第二換向閥(26)和第二雙向油泵(25)關(guān)閉，軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與軸壓設(shè)定值相等的軸壓給所述巷道圍巖； 以上加載側(cè)壓及軸壓的過程中，所述聲發(fā)射傳感器(12)對巷道模型箱(11)內(nèi)部的相似模擬材料(21)的聲發(fā)射信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的聲發(fā)射信號輸出給加壓控制器(36)，加壓控制器(36)再將其接收到的聲發(fā)射信號傳輸給計算機(jī)(40)進(jìn)行保存；同時，所述軸向引伸計(14)對巷道模型箱(11)的軸向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的軸向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器(39)，所述徑向引伸計(9)對巷道模型箱(11)的徑向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的徑向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器(39)，EDC數(shù)字控制器(39)再將其接收到的軸向應(yīng)變信號和徑向應(yīng)變信號傳輸給計算機(jī)(40)進(jìn)行保存。
9.一種利用如權(quán)利要求2所述系統(tǒng)進(jìn)行大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬的方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟一、巷道圍巖模擬:將相似模擬材料(21)壓實(shí)填充到巷道模型箱(11)內(nèi)部，巷道模型箱(11)與其內(nèi)部的相似模擬材料(21)整體模擬出了巷道圍巖； 步驟二、巷道支護(hù)模擬:首先，根據(jù)支護(hù)方案用電鉆機(jī)在橡膠圈(10)上打出穿透巷道模型箱(11)并穿入相似模擬材料(21)中的鉆孔；接著，在橡膠圈(10)內(nèi)部側(cè)壁上和頂面上卡合連接方形鋼網(wǎng)(43);然后，在橡膠圈(10)上安裝數(shù)量與所述鉆孔數(shù)量相等的矩形鋼板(41)，且將所述矩形鋼板(41)上的錨桿孔(42)對準(zhǔn)所述鉆孔；最后，在錨桿孔(42)和所述鉆孔中安裝錨桿(8)，并在錨桿(8)外露在橡膠圈(10)內(nèi)部的端部安裝聲發(fā)射傳感器
(12)； 步驟三、在沖擊擾動下加載側(cè)壓及軸壓給所述巷道圍巖，并對側(cè)壓及軸壓加載過程中的支護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄，其具體過程如下: 步驟301、操作計算機(jī)(40)，輸入側(cè)壓設(shè)定值和軸壓設(shè)定值，并發(fā)出啟動側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)和軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)的控制信號給加壓控制器(36)，所述加壓控制器(36)控制第一雙向油泵(33)、第一換向閥(32)、第二雙向油泵(25)和第二換向閥(26)打開，第一液壓油箱(34)內(nèi)的液壓油通過液壓鋼枕進(jìn)油管(35)進(jìn)入液壓鋼枕(5)內(nèi)，液壓鋼枕(5)對所述巷道圍巖加載側(cè)壓；第二液壓油箱(23)內(nèi)的液壓油通過液壓千斤頂進(jìn)油總管(24)、第一液壓千斤頂進(jìn)油支管(45)、第二液壓千斤頂進(jìn)油支管(46)和四條液壓千斤頂進(jìn)油分管(49)進(jìn)入四個液壓千斤頂⑵內(nèi)，液壓千斤頂⑵的活塞桿伸出，頂在傳力座(18)上，并將壓力通過傳力座(18)傳遞到墊板(17)上，墊板(17)再將壓力通過傳力板(16)傳遞到巷道模型箱(11)上，對所述巷道圍巖加載軸壓；第一壓力計(31)對液壓鋼枕進(jìn)油管(35)內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的側(cè)壓液壓油壓力輸出給加壓控制器(36)，加壓控制器(36)將其接收到的側(cè)壓液壓油壓力與所述側(cè)壓設(shè)定值相比對，當(dāng)側(cè)壓液壓油壓力達(dá)到所述側(cè)壓設(shè)定值時，所述加壓控制器(36)控制第一換向閥(32)和第一雙向油泵(33)關(guān)閉，側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與側(cè)壓設(shè)定值相等的側(cè)壓給所述巷道圍巖；第二壓力計(29)對液壓千斤頂進(jìn)油總管(24)內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的軸壓液壓油壓力輸出給加壓控制器(36)，加壓控制器(36)將其接收到的軸壓液壓油壓力與所述軸壓設(shè)定值相比對，當(dāng)軸壓液壓油壓力達(dá)到所述軸壓設(shè)定值時，所述加壓控制器(36)控制第二換向閥(26)和第二雙向油泵(25)關(guān)閉，軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與軸壓設(shè)定值相等的軸壓給所述巷道圍巖； 步驟302、將沖擊鋼環(huán)(19)提起再放開，使沖擊鋼環(huán)(19)從高處沿著液壓千斤頂(2)自由下落到傳力座(18)上，形成對所述巷道圍巖的沖擊擾動； 沖擊擾動下加載側(cè)壓及軸壓的過程中，所述聲發(fā)射傳感器(12)對巷道模型箱(11)內(nèi)部的相似模擬材料(21)的聲發(fā)射信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的聲發(fā)射信號輸出給加壓控制器(36)，加壓控制器(36)再將其接收到的聲發(fā)射信號傳輸給計算機(jī)(40)進(jìn)行保存；同時，所述軸向引伸計(14)對巷道模型箱(11)的軸向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的軸向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器(39)，所述徑向引伸計(9)對巷道模型箱(11)的徑向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的徑向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器(39)，EDC數(shù)字控制器(39)再將其接收到的軸向應(yīng)變信號和徑向應(yīng)變信號傳輸給計算機(jī)(40)進(jìn)行保存；所述振動信號檢測裝置(44)對在沖擊擾動下所述巷道圍巖產(chǎn)生的振動信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的信號輸出給計算機(jī)(40)進(jìn)行保存。
10.一種利用如權(quán)利要求3所述系統(tǒng)進(jìn)行大型巷道支護(hù)實(shí)驗(yàn)室模擬的方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟一、巷道圍巖模擬:將相似模擬材料(21)壓實(shí)填充到巷道模型箱(11)內(nèi)部，巷道模型箱(11)與其內(nèi)部的相似模擬材料(21)整體模擬出了巷道圍巖； 步驟二、巷道支護(hù)模擬:首先，根據(jù)支護(hù)方案用電鉆機(jī)在橡膠圈(10)上打出穿透巷道模型箱(11)并穿入相似模擬材料(21)中的鉆孔；接著，在橡膠圈(10)內(nèi)部側(cè)壁上和頂面上卡合連接方形鋼網(wǎng)(43);然后，在橡膠圈(10)上安裝數(shù)量與所述鉆孔數(shù)量相等的矩形鋼板(41)，且將所述矩形鋼板(41)上的錨桿孔(42)對準(zhǔn)所述鉆孔；最后，在錨桿孔(42)和所述鉆孔中安裝錨桿(8)，并在錨桿(8)外露在橡膠圈(10)內(nèi)部的端部安裝聲發(fā)射傳感器(12)； 步驟三、在爆破擾動下加載側(cè)壓及軸壓給所述巷道圍巖，并對側(cè)壓及軸壓加載過程中的支護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄，其具體過程如下: 步驟301、操作計算機(jī)(40)，輸入側(cè)壓設(shè)定值和軸壓設(shè)定值，并發(fā)出啟動側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)和軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)的控制信號給加壓控制器(36)，所述加壓控制器(36)控制第一雙向油泵(33)、第一換向閥(32)、第二雙向油泵(25)和第二換向閥(26)打開，第一液壓油箱(34)內(nèi)的液壓油通過液壓鋼枕進(jìn)油管(35)進(jìn)入液壓鋼枕(5)內(nèi)，液壓鋼枕(5)對所述巷道圍巖加載側(cè)壓；第二液壓油箱(23)內(nèi)的液壓油通過液壓千斤頂進(jìn)油總管(24)、第一液壓千斤頂進(jìn)油支管(45)、第二液壓千斤頂進(jìn)油支管(46)和四條液壓千斤頂進(jìn)油分管(49)進(jìn)入四個液壓千斤頂⑵內(nèi)，液壓千斤頂⑵的活塞桿伸出，頂在傳力座(18)上，并將壓力通過傳力座(18)傳遞到墊板(17)上，墊板(17)再將壓力通過傳力板(16)傳遞到巷道模型箱(11)上，對所述巷道圍巖加載軸壓；第一壓力計(31)對液壓鋼枕進(jìn)油管(35)內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的側(cè)壓液壓油壓力輸出給加壓控制器(36)，加壓控制器(36)將其接收到的側(cè)壓液壓油壓力與所述側(cè)壓設(shè)定值相比對，當(dāng)側(cè)壓液壓油壓力達(dá)到所述側(cè)壓設(shè)定值時，所述加壓控制器(36)控制第一換向閥(32)和第一雙向油泵(33)關(guān)閉，側(cè)向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與側(cè)壓設(shè)定值相等的側(cè)壓給所述巷道圍巖；第二壓力計(29)對液壓千斤頂進(jìn)油總管(24)內(nèi)的液壓油壓力進(jìn)行實(shí)時檢測，并將所檢測到的軸壓液壓油壓力輸出給加壓控制器(36)，加壓控制器(36)將其接收到的軸壓液壓油壓力與所述軸壓設(shè)定值相比對，當(dāng)軸壓液壓油壓力達(dá)到所述軸壓設(shè)定值時，所述加壓控制器(36)控制第二換向閥(26)和第二雙向油泵(25)關(guān)閉，軸向加壓傳力機(jī)構(gòu)加載與軸壓設(shè)定值相等的軸壓給所述巷道圍巖； 步驟302、引爆爆破箱(7)內(nèi)的雷管，形成對所述巷道圍巖的爆破擾動； 爆破擾動下加載側(cè)壓及軸壓的過程中，所述聲發(fā)射傳感器(12)對巷道模型箱(11)內(nèi)部的相似模擬材料(21)的聲發(fā)射信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的聲發(fā)射信號輸出給加壓控制器(36)，加壓控制器(36)再將其接收到的聲發(fā)射信號傳輸給計算機(jī)(40)進(jìn)行保存；同時，所述軸向引伸計(14)對巷道模型箱(11)的軸向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的軸向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器(39)，所述徑向引伸計(9)對巷道模型箱(11)的徑向應(yīng)變進(jìn)行檢測并將所檢測到的徑向應(yīng)變信號輸出給EDC數(shù)字控制器(39)，EDC數(shù)字控制器(39)再將其接收到的軸向應(yīng)變信號和徑向應(yīng)變信號傳輸給計算機(jī)(40)進(jìn)行保存；所述振動信號檢測裝置(44)對在沖擊擾動下所述巷道圍巖產(chǎn)生的振動信號進(jìn)行檢測并將所檢測到的信號輸出給計算機(jī)(40)進(jìn)行保存。
【文檔編號】G01M99/00GK104198207SQ201410483291
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】張?zhí)燔? 于勝紅, 許龍星, 任金虎, 李偉, 宋爽, 張磊, 成小雨, 尚宏波, 魏文偉, 王乾, 包若羽 申請人:西安科技大學(xué)