固体充填采煤固体物料压实系统模拟实验平台

摘要

一种固体充填采煤固体物料压实系统模拟实验平台，主要由动力供应系统、夯实系统、加载系统、数据采集处理系统以及底座和箱形框架组成，各系统有序配合实现充填开采现场的模拟，可以在实验室实现固体充填开采技术中固体物料的充填夯实过程，并通过数据采集处理系统获取相关参数。该平台的夯实系统可实现2MPa的夯实力，加载系统最大可实现10MPa的加载压力，加载压力可以持续恒压或交变加载，该实验装置可实测相同充填物料不同加载压力下的应力应变特性、不同充填物料相同加载压力下的应力应变特性以及特定充填物料在持续恒压下的蠕变特性。该平台构造简单、易于操作，是固体充填采煤技术中固体充填物料特殊受载条件下力学特性演变理论研究的重要平台。

主权项

一种固体充填采煤固体物料压实系统模拟实验平台，包括数据采集处理系统，动力供应系统、夯实系统、加载系统、底座（21）和箱形框架（18）；其特征在于：所述加载系统设在箱形框架（18）之上，夯实系统固定在箱形框架（18）一侧的底座（21）上；所述的动力供应系统包括控制箱和分别向加载系统和夯实系统供油压的油泵；由液压泵站供应源动力，液压泵站中一个路向加载系统中的压力机油缸（9）、加载油缸（13）提供油压，加载油缸（13）为多组，每组加载油缸（13）与一个加载座（14）通过销轴连接，每组油缸可以单独加载；另一个路用于夯实系统，包括一级夯实油缸（6）、二级夯实油缸（7）和摆梁油缸（2）；所述的夯实系统包括呈L形的夯实机固定座（3），夯实机固定座（3）上设有可移动的夯实机底座（4），夯实机底座（4）的拐角铰接有夯实机（1），夯实机底座（4）的上部铰接有摆梁油缸（2），摆梁油缸（2）的伸缩杆绞接在夯实机（1）上，由摆梁油缸（2）的伸缩控制夯实机（1）的上下摆动通过；所述的箱形框架（18）上设有夯实机底座（4）移动的连接轨（5）；夯实机（1）与夯实机底座（4）通过销轴连接，夯实机（1）以夯实机底座（4）上的销轴为中心转动，摆梁油缸（2）一端与夯实机固定座（3）通过销轴连接，另一端与夯实机（1）通过销轴连接，摆梁油缸（2）两端均以销轴为中心转动，通过摆梁油缸（2）的伸缩来控制夯实机（1）的上下摆动，摆梁油缸（2）完全伸出使夯实机（1）摆至水平位置，全部收回时使夯实机（1）到达箱形框架（18）上口，夯实机（1）完全伸出并水平放置时与箱形框架（18）右侧内壁的距离为10~20cm，夯实机（1）完全收缩并水平放置时与箱形框架（18）左侧开口距离为20~40cm，夯实机固定座（3）下部固定于底座（21）上，夯实机固定座（3）与压力机底座（15）通过连接轨（5）连接；所述的数据采集处理系统包括设在充填体内部的应力监测仪、设在顶底板内的移近量监测仪、设在夯实机（1）上的夯实力监测仪、辅助加载系统压力监测仪及计算机；所述的加载系统包括有压力机（8）、设在压力机（8）下方位于箱形框架（18）之上的加载座（14），加载座（14）上均匀布置有加载压力为0~3.3MPa的多组加载油缸（13），多组加载油缸（13）上设有承接压力机油缸（9）的加载缸固定座（11）；多组加载油缸13通过螺栓固定于加载缸固定板（12）上，加载缸固定板（12）通过螺栓与加载缸固定座（11）下部的凹形槽连接，每组加载油缸（13）下端通过销轴连接一个加载座（14）；压力机（8）整体为一刚性结构，压力机油缸（9）带动加载缸固定座（11）上下移动进行加载，四根压力机立柱（10）保证压力机（8）整体框架为一刚性结构，使得压力机油缸（9）所产生的压力转换为压力机（8）自身的内力；箱形框架（18）为铸造结构，箱形框架（18）顶部前后两侧对称焊接有四个拉杆支座（19），四个拉杆支座（19）上固定有两根拉杆（20），以限制箱形框架（18）在受力时上部产生的变形；箱形框架（18）固定于压力机底座（15）上，保证箱形框架（18）不会因为夯实机（1）的推力而产生位移，首先加载油缸（13）完全收回，压力机油缸（9）向下行进直至加载座（14）下部与箱形框架（18）的上部开口齐平时锁定压力机油缸（9），保证压力机油缸（9）在额定压力内不会移动，卸开顶板（16）进行上料，然后由夯实系统对充填体（17）进行夯实，之后再进行上料，如此反复直到充填体（17）充分接触箱形框架（18）的顶板（16）右侧的位置时，而后接着上料，直至充填体（17）溢出箱形框架（18），此时夯实机（1）与摆梁油缸（2）均已完全收回且充填体（17）已经完全贴近夯实机（1），加载油缸（13）以组为单位按需要进行加载。