滑動構(gòu)造帶下覆巖反傾垮落相似模擬試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于采礦技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種滑動構(gòu)造帶下覆巖反傾垮落相似模擬試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了更好地保證地下礦山的安全生產(chǎn)，最大限度地開采礦產(chǎn)資源、保護(hù)礦區(qū)環(huán)境和地面設(shè)施，必須研究礦山壓力及巖層活動規(guī)律，發(fā)展巖層支護(hù)技術(shù)與控制措施，這是采礦學(xué)科的一個永恒的重要主題。
[0003]對于一個影響因素眾多、物理過程十分復(fù)雜、受人為擾動嚴(yán)重的力學(xué)問題，由于人們難以十分清楚地了解影響問題的全部因素所在，無法準(zhǔn)確地獲得描述巖體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的本構(gòu)關(guān)系，因此常常無法對問題進(jìn)行精確的理論分析。而現(xiàn)場實測所固有的周期較長、耗費(fèi)大量的人力、物力，受現(xiàn)場條件限制嚴(yán)重、局限性大;巖體內(nèi)部性狀變化測試?yán)щy;現(xiàn)有的礦山適用的測試儀器儀表粗糙落后，其它領(lǐng)域較先進(jìn)的儀器儀表又無法適應(yīng)礦山井下惡劣的工作環(huán)境;對非測量地區(qū)缺乏延展意義等缺陷。因此，研究采動后采場巖層的破裂、冒落和移動規(guī)律及巷道圍巖的應(yīng)力分布、位移變化的物性特征，應(yīng)用相似模擬試驗是一種公認(rèn)的行之有效的研究方法。
[0004]相似模擬試驗主要根據(jù)研究要求對研究事物的形態(tài)，工作規(guī)律或信息傳遞規(guī)律，遵守一定的原則，將復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，通過模型上的相似再現(xiàn)，來研究真實對象中發(fā)生的現(xiàn)象和過程的規(guī)律性，從而達(dá)到解決實際問題的目的。相似模擬試驗裝置根據(jù)需要的架子分為不同規(guī)格架型，從而滿足不同研究對象需求。目前各種框架模型試驗裝置均為底板水平的鋼制焊接結(jié)構(gòu)，焊接固定了底板角度，使得試驗?zāi)Ｐ徒嵌葐我换瑹o法準(zhǔn)確模擬出滑動構(gòu)造帶下采煤覆巖反傾的情形時巖體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的本構(gòu)關(guān)系;傳統(tǒng)的相似模擬試驗方法是根據(jù)一定配比，一層一層的把料澆鋪上架子的，之后還要經(jīng)過較長時間的凝固成型及晾曬，期間，處于自然條件下的相似模擬試驗，試驗的溫度與濕度受季節(jié)的影響大。夏季氣溫較高，相似材料極易干燥、固結(jié);冬季相似材料不易固結(jié)，結(jié)果會倒架、散架。而且持續(xù)時間過長，費(fèi)時費(fèi)力。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、工作量小、可重復(fù)試驗、省時省力的滑動構(gòu)造帶下覆巖反傾垮落相似模擬試驗裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:滑動構(gòu)造帶下覆巖反傾垮落相似模擬試驗裝置，包括支架和設(shè)在支架上的底座，底座左側(cè)和右側(cè)分別垂直設(shè)有左立板和右立板，底座上表面中部設(shè)有支撐柱，支撐柱左側(cè)和右側(cè)分別鉸接有左固定底板和右固定底板，左固定底板為左端開口的中空結(jié)構(gòu)，左固定底板左端插設(shè)有左活動底板，左固定底板和左活動底板在側(cè)面沿前后方向?qū)?yīng)設(shè)有一排左插孔，左插孔內(nèi)插設(shè)有左插銷；
[0007]右固定底板為右端開口的中空結(jié)構(gòu)，右固定底板左端插設(shè)有右活動底板，右固定底板和右活動底板在側(cè)面沿前后方向?qū)?yīng)設(shè)有一排右插孔，右插孔內(nèi)插設(shè)有右插銷；
[0008]左立板和右立板的前側(cè)以及左立板和右立板的后側(cè)分別設(shè)有透明護(hù)板，透明護(hù)板自上而下由多層拼接而成，每層透明護(hù)板分別通過螺栓安裝到左立板和右立板上；
[0009]左立板、右立板、左固定底板和右固定底板之間合圍成的長方體型空腔內(nèi)有次序布置有成型砌塊，相鄰兩層成型砌塊之間設(shè)有應(yīng)力感應(yīng)器，成型砌塊上表面鋪設(shè)有模擬地表層。
[0010]所述底座上表面設(shè)有用于支撐左固定底板保持水平狀態(tài)的左墊塊和用于支撐右固定底板保持水平狀態(tài)的右墊塊。
[0011 ]采用上述技術(shù)方案，滑動構(gòu)造帶下采煤工作面覆巖反傾垮落相似模擬試驗方法，包括以下步驟:
[0012](I)、根據(jù)模擬巖層情況選定沙子、石灰、碳酸鈣；
[0013]( 2 )、根據(jù)模擬巖層情況配比所選沙子、石灰、碳酸鈣；
[0014](3)、根據(jù)按煤層埋深所設(shè)計試驗架按比率使所選沙子、石灰、碳酸鈣成型砌塊；
[0015](4)、根據(jù)滑動構(gòu)造帶下地質(zhì)構(gòu)造在所設(shè)計長方體型空腔內(nèi)逐層鋪設(shè)所制成型砌塊，成型砌塊模擬為煤層；
[0016](5)、根據(jù)逐層鋪設(shè)所制成型砌塊嵌入應(yīng)力傳感器；
[0017](6)、根據(jù)逐層鋪設(shè)所制成型砌塊的標(biāo)記觀測點(diǎn)；
[0018](7)、根據(jù)逐層鋪設(shè)所制成型砌塊在所設(shè)計左立板和右立板兩側(cè)加上透明護(hù)板；
[0019](8 )、在模擬試驗裝置的支架前架設(shè)全站儀；
[0020](9)、去掉透明護(hù)板，將某一些成型砌塊逐步抽出，這樣相當(dāng)于開采模擬煤層；
[0021](10)、根據(jù)全站儀和數(shù)字照相方法觀測逐步開采模擬煤層時成型砌塊的巖層位移;
[0022](11)、根據(jù)所鋪設(shè)應(yīng)力傳感器接收逐步開采模擬煤層時巖層應(yīng)力情況。
[0023]所述步驟(2)中沙子、石灰、碳酸鈣質(zhì)量配比為7;3;7。
[0024]所述步驟(3)制造成型砌塊時根據(jù)煤層、頂板、關(guān)鍵層做成不同規(guī)格。
[0025]所述步驟(6)中的標(biāo)記觀測點(diǎn)設(shè)在左立板或右立板上。
[0026]所述步驟(9)中開挖煤層時只需去掉最下層一塊護(hù)板即可。
[0027]該相似模擬試驗裝置具有操作簡單、勞動量小、可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，該裝置的左活動底板可以在左固定底板內(nèi)抽拉并用左插銷固定，右活動底板可在右固定底板內(nèi)抽拉并用右插銷固定，這樣可隨意調(diào)換每層最底部的傾斜角度，可滿足各種構(gòu)造的對象的模擬研究。透明護(hù)板采用多層拼接而成，這樣可對不同成型砌塊模擬抽出。
[0028]該相似模擬試驗裝置采用的成型砌塊體積小，凝固快，上架容易，工作量小，整個試驗持續(xù)時間短，不存在外界因素影響的問題，省時省力，而且砌塊可重復(fù)利用；該相似模擬試驗裝置，可隨意調(diào)節(jié)底板角度，并且底板可拆卸，便于運(yùn)輸，可以滿足多種范圍、對象的模擬研究。
[0029]該相似模擬試驗裝置對模擬煤層進(jìn)行開挖，使采空區(qū)頂板自然垮落，巖體應(yīng)力開始變化，巖體逐漸移動，逐漸影響到地表，所有應(yīng)力變化都會通過應(yīng)力傳感器反映到電腦上，巖體移動變化通過全站儀和數(shù)字照相方法得到觀測，整個過程中不會出現(xiàn)像傳統(tǒng)試驗時出現(xiàn)的模擬巖層不垮落、難垮落或完全垮塌等不定的情況。本實用新型經(jīng)過試驗，并對比實際地質(zhì)構(gòu)造下開采煤層時