露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,包括記錄裝置電連接工控機(jī),特點(diǎn)在于:記錄裝置還分別電連接應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)、位移測(cè)試系統(tǒng)、快速攝像系統(tǒng),應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)電連接多個(gè)應(yīng)力傳感器,位移測(cè)試系統(tǒng)對(duì)應(yīng)多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn),快速攝像系統(tǒng)對(duì)應(yīng)多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)。在煤巖性土體材料邊坡模型上實(shí)現(xiàn)單獨(dú)井工開采、單獨(dú)露天開采、露天與井工聯(lián)合開采模擬,通過應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)、位移測(cè)試系統(tǒng)、快速攝像系統(tǒng)獲取應(yīng)力、光學(xué)位移、變形參量,在工控機(jī)上編程對(duì)其進(jìn)行分析,給出井工礦合理停采線位置及露井協(xié)調(diào)推進(jìn)方案,對(duì)露井協(xié)調(diào)開采安全提供指導(dǎo)性決策依據(jù)。
【專利說明】露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及露天與井工協(xié)調(diào)開采測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,特別涉及露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]露天煤礦安全開采已經(jīng)成為礦山工程領(lǐng)域面臨的主要問題之一,尤其隨著井工與露天聯(lián)合開采的出現(xiàn)和不斷推進(jìn),使得開采安全問題更加突出。露天礦開采形成露天邊坡,開采過程中邊坡穩(wěn)定是主要控制目標(biāo),井工礦開采過程上覆巖層發(fā)生明顯的應(yīng)力轉(zhuǎn)移和位移變化特征,同時(shí)上覆巖層的運(yùn)動(dòng)對(duì)露天礦邊坡穩(wěn)定產(chǎn)生很大影響,確定井工礦合理停采線位置及露井協(xié)調(diào)推進(jìn)方案,才能保證露井聯(lián)合開采的安全。目前,井工礦開采主要通過測(cè)試礦山壓力來控制推進(jìn)速度和距離坡腳距離,露天礦靠測(cè)量邊坡平盤裂隙寬度控制露天開采進(jìn)度,露天礦與井工礦開采是相互獨(dú)立的,兩者之間未建立統(tǒng)一的關(guān)系,且煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)也無法預(yù)知井工礦合理停采線位置及露井協(xié)調(diào)推進(jìn)方案,急需可在實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)露天礦與井工礦協(xié)調(diào)開采過程的露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試的實(shí)驗(yàn)裝置,得到應(yīng)力、光學(xué)位移和變形多參量結(jié)果,提前給出井工礦合理停采線位置及露井協(xié)調(diào)推進(jìn)方案,對(duì)露井協(xié)調(diào)開采安全提供指導(dǎo)性決策依據(jù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,包括記錄裝置電連接工控機(jī),特點(diǎn)在于:記錄裝置還分別電連接應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)、位移測(cè)試系統(tǒng)、快速攝像系統(tǒng),應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)電連接多個(gè)應(yīng)力傳感器,位移測(cè)試系統(tǒng)對(duì)應(yīng)多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn),快速攝像系統(tǒng)對(duì)應(yīng)多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)。
[0006]其中:多個(gè)應(yīng)力傳感器均勻埋在煤巖性土體材料邊坡模型內(nèi)部,多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)均勻安裝在煤巖性土體材料邊坡模型表面,多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)也均勻安裝在煤巖性土體材料邊坡模型表面。
[0007]其中:煤巖性土體材料邊坡模型由邊坡模型架上巖性材料模型和煤層模型構(gòu)成。
[0008]其中:巖性材料模型和煤層模型的煤巖性土體材料由土骨料、膠結(jié)料、水按比例配成,將配成煤巖性土體材料逐層堆砌在邊坡模型架上,用錘體進(jìn)行夯實(shí),形成厚度二到五厘米的對(duì)應(yīng)實(shí)際礦山的煤巖性土體材料邊坡模型。
[0009]其中:煤巖性土體材料邊坡模型中土骨料用50-100目硅砂,膠結(jié)料用碳酸鈣、石膏粉,邊坡模型架用鋼架,錘體用木錘。
[0010]其中:骨料硅砂:膠結(jié)料碳酸鈣:膠結(jié)料石膏粉:水按重量比40:4:1:4.5配成。
[0011]為了更好理解露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,下面簡(jiǎn)單介紹一下該裝置的使用方法。在形成的煤巖性土體材料邊坡模型2上模擬單獨(dú)井工開采,獲取應(yīng)力、光學(xué)位移、變形參量;在形成的煤巖性土體材料邊坡模型2上模擬單獨(dú)露天開采,獲取應(yīng)力、光學(xué)位移、變形參量;在形成的煤巖性土體材料邊坡模型2上模擬露天與井工聯(lián)合開采,獲取應(yīng)力、光學(xué)位移、變形參量,在工控機(jī)11上編程對(duì)其進(jìn)行分析,據(jù)此給出井工礦合理停采線位置及露井協(xié)調(diào)推進(jìn)方案,對(duì)露井協(xié)調(diào)開采安全提供指導(dǎo)性決策依據(jù)。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:在煤巖性土體材料邊坡模型2上實(shí)現(xiàn)單獨(dú)井工開采、單獨(dú)露天開采、露天與井工聯(lián)合開采模擬,通過應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)7、位移測(cè)試系統(tǒng)9、快速攝像系統(tǒng)8獲取應(yīng)力、光學(xué)位移、變形參量,在工控機(jī)11上編程對(duì)其進(jìn)行分析,給出井工礦合理停采線位置及露井協(xié)調(diào)推進(jìn)方案,對(duì)露井協(xié)調(diào)開采安全提供指導(dǎo)性決策依據(jù)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖;
圖2本發(fā)明的應(yīng)用結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]附圖編號(hào)
圖中1.邊坡模型架,2.煤巖性土體材料邊坡模型,3.煤層,4.光學(xué)位移測(cè)點(diǎn),5.應(yīng)力傳感器,6.變形追蹤測(cè)點(diǎn),7.應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng),8.快速攝像系統(tǒng),9.位移測(cè)試系統(tǒng),10.記錄裝置,11.工控機(jī)。
[0015]實(shí)施例一
參見圖1、圖2,一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,包括記錄裝置10電連接工控機(jī)11,特點(diǎn)在于:記錄裝置10還分別電連接應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)7、位移測(cè)試系統(tǒng)9、快速攝像系統(tǒng)8,應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)7電連接多個(gè)應(yīng)力傳感器5,位移測(cè)試系統(tǒng)9對(duì)應(yīng)多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)4,快速攝像系統(tǒng)8對(duì)應(yīng)多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)6。
[0016]其中:多個(gè)應(yīng)力傳感器5均勻埋在煤巖性土體材料邊坡模型2內(nèi)部,多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)4均勻安裝在煤巖性土體材料邊坡模型2表面,多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)6也均勻安裝在煤巖性土體材料邊坡模型2表面。
[0017]實(shí)施例二
參見圖1、圖2,一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,包括記錄裝置10電連接工控機(jī)11,特點(diǎn)在于:記錄裝置10還分別電連接應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)7、位移測(cè)試系統(tǒng)9、快速攝像系統(tǒng)8,應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)7電連接多個(gè)應(yīng)力傳感器5,位移測(cè)試系統(tǒng)9對(duì)應(yīng)多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)4,快速攝像系統(tǒng)8對(duì)應(yīng)多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)6。
[0018]其中:多個(gè)應(yīng)力傳感器5均勻埋在煤巖性土體材料邊坡模型2內(nèi)部,多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)4均勻安裝在煤巖性土體材料邊坡模型2表面,多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)6也均勻安裝在煤巖性土體材料邊坡模型2表面。
[0019]其中:煤巖性土體材料邊坡模型2由邊坡模型架I上巖性材料模型和煤層3模型構(gòu)成。
[0020]實(shí)施例三參見圖1、圖2,一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,包括記錄裝置10電連接工控機(jī)11,特點(diǎn)在于:記錄裝置10還分別電連接應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)7、位移測(cè)試系統(tǒng)9、快速攝像系統(tǒng)8,應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)7電連接多個(gè)應(yīng)力傳感器5,位移測(cè)試系統(tǒng)9對(duì)應(yīng)多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)4,快速攝像系統(tǒng)8對(duì)應(yīng)多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)6。
[0021]其中:多個(gè)應(yīng)力傳感器5均勻埋在煤巖性土體材料邊坡模型2內(nèi)部,多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)4均勻安裝在煤巖性土體材料邊坡模型2表面,多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)6也均勻安裝在煤巖性土體材料邊坡模型2表面。
[0022]其中:巖性材料模型和煤層3模型的煤巖性土體材料由土骨料、膠結(jié)料、水按比例配成,將配成煤巖性土體材料逐層堆砌在邊坡模型架I上,用木錘進(jìn)行夯實(shí),形成厚度二厘米的對(duì)應(yīng)實(shí)際礦山的煤巖性土體材料邊坡模型2。
[0023]其中:煤巖性土體材料邊坡模型2中土骨料用50目硅砂,膠結(jié)料用碳酸鈣、石膏粉,邊坡模型架I用鋼架。
[0024]實(shí)施例四
參見圖1、圖2,一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,包括記錄裝置10電連接工控機(jī)11,特點(diǎn)在于:記錄裝置10還分別電連接應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)7、位移測(cè)試系統(tǒng)9、快速攝像系統(tǒng)8,應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)7電連接多個(gè)應(yīng)力傳感器5,位移測(cè)試系統(tǒng)9對(duì)應(yīng)多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)4,快速攝像系統(tǒng)8對(duì)應(yīng)多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)6。
[0025]其中:多個(gè)應(yīng)力傳感器5均勻埋在煤巖性土體材料邊坡模型2內(nèi)部,多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)4均勻安裝在煤巖性土體材料邊坡模型2表面,多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)6也均勻安裝在煤巖性土體材料邊坡模型2表面。
[0026]其中:煤巖性土體材料邊坡模型2由邊坡模型架I上巖性材料模型和煤層3模型構(gòu)成。
[0027]其中:巖性材料模型和煤層3模型的煤巖性土體材料由土骨料、膠結(jié)料、水按比例配成,將配成煤巖性土體材料逐層堆砌在邊坡模型架I上,用錘體進(jìn)行夯實(shí),形成厚度五厘米的對(duì)應(yīng)實(shí)際礦山的煤巖性土體材料邊坡模型2。
[0028]實(shí)施例五
參見圖1、圖2,一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,包括記錄裝置10電連接工控機(jī)11,特點(diǎn)在于:記錄裝置10還分別電連接應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)7為YJZ-32A型數(shù)字應(yīng)變儀、位移測(cè)試系統(tǒng)9為XJTUDP型三維光學(xué)攝影測(cè)量系統(tǒng)、快速攝像系統(tǒng)8為數(shù)字散斑監(jiān)測(cè)系統(tǒng),應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)7電連接多個(gè)應(yīng)力傳感器5,位移測(cè)試系統(tǒng)9對(duì)應(yīng)多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)4,快速攝像系統(tǒng)8對(duì)應(yīng)多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)6。
[0029]其中:多個(gè)應(yīng)力傳感器5用BW-5型號(hào)的,均勻埋在煤巖性土體材料邊坡模型2內(nèi)部,多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)4按著50厘米間距安裝在煤巖性土體材料邊坡模型2表面,多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)6也均勻安裝在煤巖性土體材料邊坡模型2表面。
[0030]其中:煤巖性土體材料邊坡模型2由邊坡模型架I上巖性材料模型和煤層3模型構(gòu)成。
[0031]其中:巖性材料模型和煤層3模型的煤巖性土體材料由土骨料、膠結(jié)料、水按比例配成,將配成煤巖性土體材料逐層堆砌在邊坡模型架I上,用錘體進(jìn)行夯實(shí),形成厚度三厘米的對(duì)應(yīng)實(shí)際礦山的煤巖性土體材料邊坡模型2。
[0032]其中:煤巖性土體材料邊坡模型2中土骨料用100目硅砂,膠結(jié)料用碳酸鈣、石膏粉,邊坡模型架I用鋼架,錘體用木錘。
[0033]實(shí)施例六
參見圖1、圖2,一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,包括記錄裝置10電連接工控機(jī)11,特點(diǎn)在于:記錄裝置10還分別電連接應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)7為YJZ-32A型數(shù)字應(yīng)變儀、位移測(cè)試系統(tǒng)9為XJTUDP型三維光學(xué)攝影測(cè)量系統(tǒng)、快速攝像系統(tǒng)8,應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)7電連接多個(gè)應(yīng)力傳感器5,位移測(cè)試系統(tǒng)9對(duì)應(yīng)多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)4,快速攝像系統(tǒng)8對(duì)應(yīng)多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)6。
[0034]其中:多個(gè)應(yīng)力傳感器5用BW-5型號(hào)的,均勻埋在煤巖性土體材料邊坡模型2內(nèi)部,多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)4按著100厘米間距安裝在煤巖性土體材料邊坡模型2表面,多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)6也均勻安裝在煤巖性土體材料邊坡模型2表面。
[0035]其中:煤巖性土體材料邊坡模型2由邊坡模型架I上巖性材料模型和煤層3模型構(gòu)成。
[0036]其中:巖性材料模型和煤層3模型的煤巖性土體材料由土骨料用100目硅砂、膠結(jié)料用碳酸鈣和石膏粉、水按重量比例骨料硅砂:膠結(jié)料碳酸鈣:膠結(jié)料石膏粉:水=40:4:1:4.5配成,將配成煤巖性土體材料逐層堆砌在邊坡模型架I的鋼架上,用木錘進(jìn)行夯實(shí),形成厚度二厘米的對(duì)應(yīng)實(shí)際礦山的煤巖性土體材料邊坡模型2,其強(qiáng)度為粘聚力C=0.125MPa,內(nèi)摩擦角Φ=18°,彈性模量E=15MPa,泊松比=0.42,抗拉強(qiáng)度=0.0125MPa。
[0037]應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)7和位移測(cè)試系統(tǒng)9分別采集應(yīng)變數(shù)據(jù)、光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù),變形追蹤測(cè)點(diǎn)的位移可測(cè)試到邊坡變形過程,尤其是邊坡巖體裂隙萌發(fā)、發(fā)育、擴(kuò)展、破裂和滑動(dòng),測(cè)試所得應(yīng)變數(shù)據(jù)乘以材料彈性模量得到巖石應(yīng)力,煤層開采前后光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)的變化對(duì)t匕,得到光學(xué)位移,邊坡變形追蹤測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)變化后得到邊坡巖體變形,由此得到應(yīng)力、光學(xué)位移、變形參量。
[0038]在形成的煤巖性土體材料邊坡模型2上模擬單獨(dú)井工開采,獲取應(yīng)力、光學(xué)位移、變形參量;在形成的煤巖性土體材料邊坡模型2上模擬單獨(dú)露天開采,獲取應(yīng)力、光學(xué)位移、變形參量;在形成的煤巖性土體材料邊坡模型2上模擬露天與井工聯(lián)合開采,獲取應(yīng)力、光學(xué)位移、變形參量,在工控機(jī)11上編程對(duì)其進(jìn)行分析,據(jù)此給出井工礦合理停采線位置及露井協(xié)調(diào)推進(jìn)方案,對(duì)露井協(xié)調(diào)開采安全提供指導(dǎo)性決策依據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,包括記錄裝置電連接工控機(jī),特征在于:記錄裝置還分別電連接應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)、位移測(cè)試系統(tǒng)、快速攝像系統(tǒng),應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)電連接多個(gè)應(yīng)力傳感器,位移測(cè)試系統(tǒng)對(duì)應(yīng)多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn),快速攝像系統(tǒng)對(duì)應(yīng)多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,特征在于:多個(gè)應(yīng)力傳感器均勻埋在煤巖性土體材料邊坡模型內(nèi)部,多個(gè)光學(xué)位移測(cè)點(diǎn)均勻安裝在煤巖性土體材料邊坡模型表面,多個(gè)變形追蹤測(cè)點(diǎn)也均勻安裝在煤巖性土體材料邊坡模型表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,特征在于:煤巖性土體材料邊坡模型由邊坡模型架上巖性材料模型和煤層模型構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,特征在于:煤巖性土體材料邊坡模型由邊坡模型架上巖性材料模型和煤層模型構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,特征在于:巖性材料模型和煤層模型的煤巖性土體材料由土骨料、膠結(jié)料、水按比例配成,將配成煤巖性土體材料逐層堆砌在邊坡模型架上,用錘體進(jìn)行夯實(shí),形成厚度二到五厘米的對(duì)應(yīng)實(shí)際礦山的煤巖性土體材料邊坡模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,特征在于:巖性材料模型和煤層模型的煤巖性土體材料由土骨料、膠結(jié)料、水按比例配成,將配成煤巖性土體材料逐層堆砌在邊坡模型架上,用錘體進(jìn)行夯實(shí),形成厚度二到五厘米的對(duì)應(yīng)實(shí)際礦山的煤巖性土體材料邊坡模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,特征在于:巖性材料模型和煤層模型的煤巖性土體材料由土骨料、膠結(jié)料、水按比例配成,將配成煤巖性土體材料逐層堆砌在邊坡模型架上,用錘體進(jìn)行夯實(shí),形成厚度二到五厘米的對(duì)應(yīng)實(shí)際礦山的煤巖性土體材料邊坡模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,特征在于:煤巖性土體材料邊坡模型中土骨料用50-100目硅砂,膠結(jié)料用碳酸鈣、石膏粉,邊坡模型架用鋼架,錘體用木錘。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,特征在于:煤巖性土體材料邊坡模型中土骨料用50-100目硅砂,膠結(jié)料用碳酸鈣、石膏粉,邊坡模型架用鋼架,錘體用木錘。
10.根據(jù)權(quán)利要求5-9任一項(xiàng)所述的一種露天與井工協(xié)調(diào)開采多參量同步測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置,特征在于:骨料硅砂:膠結(jié)料碳酸鈣:膠結(jié)料石膏粉:水按重量比40:4:1:4.5配成。
【文檔編號(hào)】G01N33/24GK104165982SQ201410373392
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】王振偉, 呂祥鋒, 安國平, 劉鋒, 趙雪, 賀昌斌, 李營(yíng)作, 程名遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:煤科集團(tuán)沈陽研究院有限公司