矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，包括：支撑装置，所述支撑装置包括有顶梁和底座，顶梁与底座之间设有连接部，连接部的上下两端分别与顶梁和底座连接；测力装置，测力装置设置在支撑装置的连接部内部，包括弹性件和测力计，所述弹性件随着所述连接部的形变而产生弹性形变并在发生形变时提供支撑力，所述测力计与弹性件接触连接。本实用新型采用测力支架与顶板相互耦合和检测煤壁后方顶板压力变化，性能稳定，结构合理；阵列式安装测力结构可以测量测线上不同点的压力数据，为研究提供了丰富的数据支持；采用自动数据采集装置，提高了数据的准确度、减轻了实验劳动量；移动结构设计简单，操作方便。

主设计要求

1.一种矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，其特征在于，所述矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架包括：支撑装置，所述支撑装置包括有顶梁和底座，所述顶梁与底座之间设有连接部，所述连接部的上下两端分别与顶梁和底座连接，所述连接部在受力时发生形变并在发生形变时提供支撑力，所述顶梁上部与所述底座下部分别接触模拟支架的外界施力点；测力装置，所述测力装置设置在支撑装置的连接部内部，包括有弹性件和测力计，所述弹性件随着所述连接部的形变而产生弹性形变并在发生形变时提供支撑力，所述测力计与弹性件接触连接，用于检测连接部的受力大小。

设计方案

1.一种矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，其特征在于，所述矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架包括：

支撑装置，所述支撑装置包括有顶梁和底座，所述顶梁与底座之间设有连接部，所述连接部的上下两端分别与顶梁和底座连接，所述连接部在受力时发生形变并在发生形变时提供支撑力，所述顶梁上部与所述底座下部分别接触模拟支架的外界施力点；

测力装置，所述测力装置设置在支撑装置的连接部内部，包括有弹性件和测力计，所述弹性件随着所述连接部的形变而产生弹性形变并在发生形变时提供支撑力，所述测力计与弹性件接触连接，用于检测连接部的受力大小。

2.如权利要求1所述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，其特征在于，所述矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架还包括：

保护装置，所述保护装置包括有保护板和掩护梁，所述保护板与掩护梁分别相对设置在所述支撑装置的两侧面，所述保护板设置在支撑装置的前侧面，所述掩护梁设置在支撑装置的后侧面。

3.如权利要求2所述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，其特征在于，所述保护板包括上保护板和下保护板，所述掩护梁包括上掩护梁和下掩护梁，所述上保护板固定垂直安装在顶梁的前侧面，所述下保护板固定垂直安装在底座的前侧面，所述上保护板与下保护板之间间隔一定距离；所述上掩护梁铰接在顶梁的后侧面上，所述下掩护梁铰接在底座的后侧面上，所述上掩护梁与下掩护梁之间的连接方式为铰接，且上掩护梁与下掩护梁之间形成夹角、夹角顶点朝外。

4.如权利要求3所述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，其特征在于，所述连接部包括有上滑动管和下滑动管，所述上滑动管和下滑动管均为圆管状，所述上滑动管与下滑动管相互套接；所述测力计设置在下滑动管内部，所述弹性件设置在上滑动管内部，所述弹性件的下端与所述测力计的上端接触。

5.如权利要求4所述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，其特征在于，所述测力装置还包括有数据采集器，所述数据采集器与测力计的数据输出端通过数据线连接，所述下滑动管下部设有通孔，所述数据线从所述通孔中穿过，所述数据采集器用于记录并存储压力数据。

6.如权利要求5所述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，其特征在于，所述上滑动管套接于下滑动管内部，即上滑动管的外径尺寸不大于下滑动管的内径尺寸。

7.如权利要求5所述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，其特征在于，所述矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架还包括：

移动装置，所述移动装置包括有移动槽板、移动尺和移动板；所述移动槽板呈方形管状、设置在上滑动管与顶梁之间，移动槽板的上下两面分别固定连接上滑动管的上端和顶梁的下表面；所述移动尺呈条形板状、插接在移动槽板中，所述移动尺的一端处于移动槽板外部；所述移动板呈方形板状、固定水平设置在底座端部。

8.如权利要求7所述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，其特征在于，所述连接部有多个，多个所述连接部平行并列排布，每个连接部的上端均连接至顶梁，多个连接部的下端均连接至同一个底座，每个连接部均设有一个弹性件、一个测力计、一个上滑动管和一个下滑动管，所有测力计均通过数据线连接至数据采集器。

9.如权利要求8所述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，其特征在于，所述顶梁有多个，顶梁数量与连接部数量相同，多个所述顶梁水平并列排布，每个顶梁分别对应连接一个连接部。

10.如权利要求9所述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，其特征在于，所述上保护板、上掩护梁和下掩护梁均有多个，所述上保护板、上掩护梁和下掩护梁的数量相等且均与连接部的数量相等，多个所述上保护板并列排布，每个所述顶梁的一侧均对应设置一个上保护板，每个顶梁另一侧均铰接有一个上掩护梁，每个上掩护梁均对应铰接一个下掩护梁，所有所述的下掩护梁均共同铰接至底座，每对上掩护梁和下掩护梁之间的夹角相等。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及矿压相似模拟技术领域，具体涉及一种矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架。

背景技术

在矿山压力相似模拟实验技术是一种重要的科学研究手段，自20世纪30年代提出以来，在矿山领域解决了许多采场覆岩运移问题。虽然随着计算机技术的快速发展，数值模拟方法迅速崛起，在一定程度上取代了相似模拟实验，但是面对复杂工程问题时，因无法获得准确的边界条件、本构关系和输入参数等而导致数值模拟方法失效。因此，相似模拟实验技术在矿山压力研究中依旧占有重要地位。

相似模拟实验是在实验室内按照相似原理制作与原型几何相似、应力相似和重力相似的模型，采用应力传感器和位移传感器检测模型内的应力和位移变化情况，结合现场实际推断岩体内的应力场和位移场的分布规律，从而解决现场实际问题。但是，由于实验室中实验条件的限制，现场很多重要设备无法在实验室中再现，因此便需要一种能够代替现场重要设备功能，同时满足实验要求的特殊装置，以更加接近工程现场，所以产生了这种测力模拟支架。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，采用测力支架与顶板相互耦合和检测煤壁后方顶板压力变化，性能稳定，结构合理；阵列式安装测力结构可以测量测线上不同点的压力数据，为研究提供了丰富的数据支持；采用自动数据采集装置，提高了数据的准确度、减轻了实验劳动量；移动结构设计简单，操作方便。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供一种矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，所述矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架包括：

在上述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，所述矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架还包括：

在上述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，所述保护板包括上保护板和下保护板，所述掩护梁包括上掩护梁和下掩护梁，所述上保护板固定垂直安装在顶梁的前侧面，所述下保护板固定垂直安装在底座的前侧面，所述上保护板与下保护板之间间隔一定距离；所述上掩护梁铰接在顶梁的后侧面上，所述下掩护梁铰接在底座的后侧面上，所述上掩护梁与下掩护梁之间的连接方式为铰接，且上掩护梁与下掩护梁之间形成夹角、夹角顶点朝外。

在上述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，所述连接部包括有上滑动管和下滑动管，所述上滑动管和下滑动管均为圆管状，所述上滑动管与下滑动管相互套接；所述测力计设置在下滑动管内部，所述弹性件设置在上滑动管内部，所述弹性件的下端与所述测力计的上端接触。

在上述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，所述测力装置还包括有数据采集器，所述数据采集器与测力计的数据输出端通过数据线连接，所述下滑动管下部设有通孔，所述数据线从所述通孔中穿过，所述数据采集器用于记录并存储压力数据。

在上述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，所述上滑动管套接于下滑动管内部，即上滑动管的外径尺寸不大于下滑动管的内径尺寸。

在上述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，所述矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架还包括：

在上述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，所述连接部有多个，多个所述连接部平行并列排布，每个连接部的上端均连接至顶梁，多个连接部的下端均连接至同一个底座，每个连接部均设有一个弹性件、一个测力计、一个上滑动管和一个下滑动管，所有测力计均通过数据线连接至数据采集器。

在上述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，所述顶梁有多个，顶梁数量与连接部数量相同，多个所述顶梁水平并列排布，每个顶梁分别对应连接一个连接部。

在上述的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，所述上保护板、上掩护梁和下掩护梁均有多个，所述上保护板、上掩护梁和下掩护梁的数量相等且均与连接部的数量相等，多个所述上保护板并列排布，每个所述顶梁的一侧均对应设置一个上保护板，每个顶梁另一侧均铰接有一个上掩护梁，每个上掩护梁均对应铰接一个下掩护梁，所有所述的下掩护梁均共同铰接至底座，每对上掩护梁和下掩护梁之间的夹角相等。

与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：

本实用新型提供一种矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，具有如下优点：

本实用新型的目的在于提供一种矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，通过在上滑动管和下滑动管内安装稳定弹簧和测力计，在顶梁上下移动时，为顶梁提供一定程度的支撑力的同时测量支撑力的大小；上保护板和下保护板分别固定在顶梁和底座前端，防止前部破碎的实验材料落入支架内部，影响支架性能；上掩护梁和下掩护梁分别铰接在顶梁和底座后端，并且上掩护梁和下掩护梁同时铰接在一起，在支架后方形成一个封闭的挡板，防止支架后方断裂的材料砸到支架；移动尺插入顶梁下方的移动槽内，移动尺的一端超出顶梁，轻轻下压移动尺端头，同时捏住底座两侧的移动板，使顶梁下降，使顶梁与外界受力点脱离，方便移动支架，移架后慢慢松开移动尺和移动板，使支架重新支护顶板；本实用新型的测力支架具有多个并列顶梁，采用阵列式安装测力结构可以测量测线上不同点的压力数据，为研究提供了丰富的数据支持可以测量测线上的不同测点的压力，有效的提高了矿山压力相似模拟实验的智能化，保护板和掩护梁有效延长了测力支架的使用寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1是本实用新型实施例所提供的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架总体结构示意图；

图2是本实用新型实施例所提供的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架左视剖面结构示意图；

图3是本实用新型实施例所提供的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架俯视剖面结构示意图。

附图标记说明：

1-顶梁；2-底座；3-移动槽板；4-上滑动管；5-下滑动管；6-上掩护梁；7-销轴；8-下掩护梁；9-上保护板；10-下保护板；11-弹性件；12-测力计；13-数据采集器；14-移动尺；15-移动板；16-顶板；17-实验材料；18-底板。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1、图2和图3所示，本实用新型提供了一种矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架，所矿压相似模拟实验测量顶板16压力的模拟支架包括：支撑装置，支撑装置包括有顶梁1和底座2，顶梁1与底座2之间设有连接部，连接部的上下两端分别与顶梁1和底座2连接，连接部在受力时发生形变并在发生形变时提供支撑力，顶梁1上部与底座2下部分别接触模拟支架的外界施力点；测力装置，测力装置设置在支撑装置的连接部内部，包括有弹性件11和测力计12，弹性件11随着连接部的形变而产生弹性形变并在发生形变时提供支撑力，测力计12与弹性件11接触连接，用于检测连接部的受力大小。作为模拟支架的外界施力点，顶梁1上方接触顶板16，底座2下方接触底板18。在本实用新型的模拟支架外部、顶板16与底板18之间填充实验材料17。

在上述实施例中的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，矿压相似模拟实验测量顶板16压力的模拟支架还包括：保护装置，保护装置包括有保护板和掩护梁，保护板与掩护梁分别相对设置在支撑装置的两侧面，保护板设置在支撑装置的前侧面，掩护梁设置在支撑装置的后侧面。

在上述实施例中的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，保护板包括上保护板9和下保护板10，掩护梁包括上掩护梁6和下掩护梁8，上保护板9固定垂直安装在顶梁1的前侧面，下保护板10固定垂直安装在底座2的前侧面，上保护板9与下保护板10之间间隔一定距离；上掩护梁6铰接在顶梁1的后侧面上，下掩护梁8铰接在底座2的后侧面上，上掩护梁6与下掩护梁8之间的连接方式为铰接，且上掩护梁6与下掩护梁8之间形成夹角、夹角顶点朝外。顶梁1、上掩护梁6、下掩护梁8与底座2之间均通过销轴7铰接。

在上述实施例中的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，连接部包括有上滑动管4和下滑动管5，上滑动管4和下滑动管5均为圆管状，上滑动管4与下滑动管5相互套接；测力计12设置在下滑动管5内部，弹性件11设置在上滑动管4内部，弹性件11的下端与测力计12的上端接触。在本实用新型中，弹性件11采用弹簧。

在上述实施例中的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，测力装置还包括有数据采集器13，数据采集器13与测力计12的数据输出端通过数据线连接，下滑动管5下部设有通孔，数据线从通孔中穿过，数据采集器13用于记录并存储压力数据。

在上述实施例中的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，上滑动管4套接于下滑动管5内部，即上滑动管4的外径尺寸不大于下滑动管5的内径尺寸。

在上述实施例中的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，矿压相似模拟实验测量顶板16压力的模拟支架还包括：移动装置，移动装置包括有移动槽板3、移动尺14和移动板15；移动槽板3呈方形管状、设置在上滑动管4与顶梁1之间，移动槽板3的上下两面分别固定连接上滑动管4的上端和顶梁1的下表面；移动尺14呈条形板状、插接在移动槽板3中，移动尺14的一端处于移动槽板3外部；移动板15呈方形板状、固定水平设置在底座2端部。

在上述实施例中的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，连接部有多个，多个连接部平行并列排布，每个连接部的上端均连接至顶梁1，多个连接部的下端均连接至同一个底座2，每个连接部均设有一个弹性件11、一个测力计12、一个上滑动管4和一个下滑动管5，所有测力计12均通过数据线连接至数据采集器13。

在上述实施例中的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，顶梁1有多个，顶梁1数量与连接部数量相同，多个顶梁1水平并列排布，每个顶梁1分别对应连接一个连接部。

在上述实施例中的矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架中，作为优选方案，上保护板9、上掩护梁6和下掩护梁8均有多个，上保护板9、上掩护梁6和下掩护梁8的数量相等且均与连接部的数量相等，多个上保护板9并列排布，每个顶梁1的一侧均对应设置一个上保护板9，每个顶梁1另一侧均铰接有一个上掩护梁6，每个上掩护梁6均对应铰接一个下掩护梁8，所有的下掩护梁8均共同铰接至底座2，每对上掩护梁6和下掩护梁8之间的夹角相等。

在本实用新型的示例性实施例中，支撑结构包括1架底座2、10根下滑动管5、10根上滑动管4、10块移动槽板3和10架顶梁1，所述底座2上部均匀阵列固定10根下滑动管5，保护结构包括10块上保护板9、1块下保护板10、10架上掩护梁6、10架下掩护梁8和30根销轴7，移动结构包括1把移动尺14和2块移动板15。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

矿压相似模拟实验测量顶板压力的模拟支架论文和设计

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主设计要求

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