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专利号: 2022100016112
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种煤系褶皱形成模拟试验装置,其包括加载框和试验箱,所述的加载框包括底座、位于底座两端的两根支撑板及连接在两根支撑板顶端的顶板,所述的试验箱位于所述的加载框内,其特征在于:还包括褶皱凸起控制机构,所述的褶皱凸起控制机构包括液压升降机构和应力控制器,所述的液压升降机构设置有两组,其中一组位于所述的试验箱的上加载板与顶板之间,另一组位于所述的试验箱的下加载板与底座之间,其中,每组液压升降机构由若干根液压伸缩杆组成,每根液压伸缩杆包括液压杆本体、伸缩杆本体、托板及感应器,所述的伸缩杆本体连接在所述的液压杆本体的上端,并且可上下伸缩运动,所述的托板位于所述的伸缩杆本体的顶端,所述的感应器位于所述的托板上;

在所述的试验箱的两侧分别设置有一个侧部加载机构,每个侧部加载机构的一端紧贴试验箱的侧壁,另一端固定在试验箱相对侧的支撑板上,通过试验箱两侧的侧部加载机构施加侧向应力;

所述的应力控制器设置有两个,分别为第一应力控制器和第二应力控制器,所述的第一应力控制器设置在底座的一端,所述的第一应力控制器与位于底座上的液压升降机构连接,用于控制模拟岩层深度,在所述的底座的另一端还设置有位置控制器,所述的位置控制器与位于底座上的液压升降机构连接;所述的第二应力控制器设置在所述的支撑板上,用于控制模拟岩层所处地质构造程度;

位于底座上的液压升降机构的上方设置有滑动轨道,试验箱的两侧的加载板位于所述的滑动轨道内,且可沿着所述的滑动轨道进行左、右滑动。

2.根据权利要求1所述的一种煤系褶皱形成模拟试验装置,其特征在于:所述的试验箱包括上下加载板、左右加载板及前、后面板,所述的前、后面板均为可透视玻璃材质制成,所述的前面板是由若干块水平板从下而上依次安装组成,在所述的试验箱内铺设多层不同目数的相似材料。

3.根据权利要求1所述的一种煤系褶皱形成模拟试验装置,其特征在于:侧部加载机构包括液压缸及侧部加载板,所述的侧部加载板在加载过程中紧贴试验箱的左、右侧的加载板。

4.根据权利要求1所述的一种煤系褶皱形成模拟试验装置,其特征在于:所述的试验箱内相似材料的铺设过程中,每层相似材料之间铺设有应力传感器。

5.一种煤系褶皱形成背斜的模拟试验方法,其特征在于,其采用权利要求1~4任一项所述的煤系褶皱形成模拟试验装置,所述的试验方法包括以下步骤:a、确定相关参数

包括褶皱的形成位置、试验体所模拟的地层深度的岩层;

b、将试验箱的左右加载板固定好,并且固定好后面板,从下向上依次固定位于试验箱前面的水平板,每固定好一块水平板后,在试验箱内随之铺设一层相似材料,相邻层通过采用不同的材料进行分层,并在模拟煤岩层之间逐层铺设应力传感器;

c、通过侧部加载机构对试验箱进行加载,通过调节侧部加载机构施加应力的大小,来模拟试验体所受到的地质构造发生时所产生的应力,以实现不同地质构造时期煤岩的形成状态;

d、通过褶皱凸起控制机构调节应力传感器,形成背斜,并观测背斜的形成过程;

e、在背斜形成后,将试验箱的后面板拆卸,结合理论知识开展研究。

6.根据权利要求5所述的一种煤系褶皱形成背斜的模拟试验方法,其特征在于:步骤d中,通过位于试验箱的上、下液压升降机构中的伸缩杆本体的上下伸缩,调节应力传感器形成背斜。

7.一种煤系褶皱形成向斜的模拟试验方法,其特征在于,其采用权利要求1~4任一项所述的煤系褶皱形成模拟试验装置,所述的试验方法包括以下步骤:a、确定相关参数

包括褶皱的形成位置、试验体所模拟的地层深度的岩层;

b、将试验箱的左右加载板固定好,并且固定好后面板,从下向上依次固定位于试验箱前面的水平板,每固定好一块水平板后,在试验箱内随之铺设一层相似材料,相邻层通过采用不同的材料进行分层,并在模拟煤岩层之间逐层铺设应力传感器;

c、通过侧部加载机构对试验箱进行加载,通过调节侧部加载机构施加应力的大小,来模拟试验体所受到的地质构造发生时所产生的应力,以实现不同地质构造时期煤岩的形成状态;

d、通过褶皱凸起控制机构调节应力传感器,形成向斜,并观测向斜的形成过程;

e、在向斜形成后,将试验箱的后面板拆卸,结合理论知识开展研究。

8.一种煤系褶皱同时形成背斜和向斜的模拟试验方法,其特征在于,其采用权利要求1~4任一项所述的煤系褶皱形成模拟试验装置,所述的试验方法包括以下步骤:a、确定相关参数

包括褶皱的形成位置、试验体所模拟的地层深度的岩层;

b、将试验箱的左右加载板固定好,并且固定好后面板,从下向上依次固定位于试验箱前面的水平板,每固定好一块水平板后,在试验箱内随之铺设一层相似材料,相邻层通过采用不同的材料进行分层,并在模拟煤岩层之间逐层铺设应力传感器;

c、通过侧部加载机构对试验箱进行加载,通过调节侧部加载机构施加应力的大小,来模拟试验体所受到的地质构造发生时所产生的应力,以实现不同地质构造时期煤岩的形成状态;

d、通过褶皱凸起控制机构调节相应的数据,通过数据传输线路传到应力传感器,使液压升降机构进行相应的伸缩,同时形成向斜和背斜,并观测向斜和背斜的形成过程;

e、在向斜和背斜形成后,将试验箱的后面板拆卸,结合理论知识开展研究。