本申請屬于礦山模擬實驗生產演示，更具體地說，是涉及一種臨時支護帶壓行走相似模擬實驗系統及方法。
背景技術：
1、采掘失衡難題制約了煤炭企業的高效生產，臨時支護作為截割與永久支護的中間過程，可以在截割與永久支護之間提供安全的作業空間，從而實現截割與永久支護并行作業。臨時支護在移動過程中普遍采用“降架-行走-升架”的操作，圍巖的應力頻繁的在兩向與三向之間變化，會使得圍巖極易發生失穩破斷。因此，臨時支護的帶壓行走是保證圍巖穩定的關鍵技術手段，現階段還沒有能夠模擬臨時支護在不同圍巖參數下帶壓行走的試驗系統。
技術實現思路
1、本發明的目是提供一種能夠模擬臨時支護在不同圍巖參數下帶壓行走的試驗系統，旨在解決現有的臨時支護在移動過程中圍巖的應力頻繁的在兩向與三向之間變化，使得圍巖極易發生失穩破斷的問題。
2、為實現上述目的，本申請采用的技術方案是：第一方面，提供一種臨時支護帶壓行走相似模擬實驗系統，包括臨時支護、頂板模擬裝置、頂板加載裝置和平臺框架，所述頂板模擬裝置設置于所述頂板加載裝置與所述平臺框架之間，用于模擬不同地質條件的頂板；所述頂板加載裝置設置于所述平臺框架的上方，用于對所述頂板模擬裝置進行加載；所述臨時支護設置于所述平臺框架內部，用于對所述頂板模擬裝置進行支撐；所述平臺框架上設置有第一驅動機構，所述第一驅動機構用于帶動所述臨時支護在所述平臺框架上滑動。
3、可選地，所述頂板模擬裝置包括頂板本體以及埋置于所述頂板本體內部的一個或多個應力傳感器和應變傳感器。
4、可選地，所述頂板本體由沙子、水泥、石灰、石膏混合而成。
5、可選地，所述應力傳感器和所述應變傳感器均勻且間隔設置在所述頂板本體內。
6、可選地，所述頂板加載裝置包括加載部和多個連接件，所述加載部用于模擬圍巖壓力對所述頂板模擬裝置進行加載，所述接觸部設置于所述加載部靠近頂板模擬裝置的一側，用于與所述頂板模擬裝置接觸。
7、可選地，所述連接件為電動伸縮桿，其兩端分別與所述加載部和所述平臺框架連接。
8、可選地，所述臨時支護包括接頂機構、內盾體、外盾體和第二驅動機構，所述接頂機構位于所述內盾體的頂部，所述內盾體與所述外盾體滑動連接，所述第二驅動機構分別與所述內盾體和所述外盾體固定連接，用于驅動所述內盾體升降。
9、可選地，所述第二驅動機構為伺服同步電動缸。
10、可選地，所述平臺框架包括框架本體和設置在所述框架本體底部的滑軌，所述外盾體與所述滑軌滑動連接，所述第一驅動機構沿所述滑軌的長度方向設置，一端與所述框架本體連接，另一端與所述外盾體連接。
11、第二方面，提供一種臨時支護帶壓行走相似模擬實驗方法，采用第一方面提供的實驗系統，包括以下步驟：
12、s1、根據實際巷道的地質條件參數及相似模擬比例，確定頂板加載裝置的重量以及頂板模擬裝置的材料配比；
13、s2、在不支護的情況下，觀察頂板模擬裝置在頂板加載裝置的作用下的應力應變情況，根據所述應力應變情況得到頂板模擬裝置保持穩定時支撐力f的范圍：
14、；
15、式中，為頂板模擬裝置保持穩定所需要的支撐力，為頂板模擬裝置發生破斷時的應力，為頂板模擬裝置發生破斷時的應變，為?頂板模擬材料的彈性系數。
16、s3、控制第二驅動機構對頂板模擬裝置進行支護，使頂板模擬裝置保持穩定；臨時支護未支護頂板模擬裝置時和已支護頂板模擬裝置時，目標阻抗的二階微分方程分別為：
17、；
18、；
19、式中，、、分別為臨時支護的期望位置、期望速度和期望加速度；、、分別為臨時支護的實際位置、實際速度和實際加速度；f為頂板模擬裝置保持穩定所需要的支撐力；md為目標慣性矩陣，bd為目標阻尼矩陣，kd為目標剛度矩陣；
20、s4、控制第一驅動機構帶動臨時支護向前行走，第一驅動機構的推拉力根據頂板模擬裝置的應力應變情況進行實時調整，保證臨時支護帶壓行走。
21、本申請提供的臨時支護帶壓行走相似模擬實驗系統及方法的有益效果在于：與現有技術相比，本申請通過平臺框架模擬巷道的整體結構，通過頂板模擬裝置模擬不同地質條件的頂板，通過頂板加載裝置模擬圍巖壓力對頂板模擬裝置進行加載，通過臨時支護對頂板模擬裝置提供支撐力，通過第一驅動機構帶動臨時支護在平臺框架上行走，模擬巷道實際掘進過程中臨時支護的帶壓行走工況，從而為現場應用提供理論、數據支撐；同時可作為教育教學演示用具，用于現場教學演示。
1.一種臨時支護帶壓行走相似模擬實驗系統，其特征在于：包括臨時支護、頂板模擬裝置、頂板加載裝置和平臺框架，所述頂板模擬裝置設置于所述頂板加載裝置與所述平臺框架之間，用于模擬不同地質條件的頂板；所述頂板加載裝置設置于所述平臺框架的上方，用于對所述頂板模擬裝置進行加載；所述臨時支護設置于所述平臺框架內部，用于對所述頂板模擬裝置進行支撐；所述平臺框架上設置有第一驅動機構，所述第一驅動機構用于帶動所述臨時支護在所述平臺框架上滑動。
2.根據權利要求1所述的臨時支護帶壓行走相似模擬實驗系統，其特征在于，所述頂板模擬裝置包括頂板本體以及埋置于所述頂板本體內部的一個或多個應力傳感器和應變傳感器。
3.根據權利要求2所述的臨時支護帶壓行走相似模擬實驗系統，其特征在于，所述頂板本體由沙子、水泥、石灰、石膏混合而成。
4.根據權利要求2所述的臨時支護帶壓行走相似模擬實驗系統，其特征在于，所述應力傳感器和所述應變傳感器均勻且間隔設置在所述頂板本體內。
5.根據權利要求1所述的臨時支護帶壓行走相似模擬實驗系統，其特征在于，所述頂板加載裝置包括接觸部、加載部和多個連接件，所述加載部用于模擬圍巖壓力對所述頂板模擬裝置進行加載，所述接觸部設置于所述加載部靠近頂板模擬裝置的一側，用于與所述頂板模擬裝置接觸。
6.根據權利要求5所述的臨時支護帶壓行走相似模擬實驗系統，其特征在于，所述連接件為電動伸縮桿，其兩端分別與所述加載部和所述平臺框架連接。
7.根據權利要求1所述的臨時支護帶壓行走相似模擬實驗系統，其特征在于，所述臨時支護包括接頂機構、內盾體、外盾體和第二驅動機構，所述接頂機構位于所述內盾體的頂部，所述內盾體與所述外盾體滑動連接，所述第二驅動機構分別與所述內盾體和所述外盾體固定連接，用于驅動所述內盾體升降。
8.根據權利要求7所述的臨時支護帶壓行走相似模擬實驗系統，其特征在于，所述第二驅動機構為伺服同步電動缸。
9.根據權利要求7所述的臨時支護帶壓行走相似模擬實驗系統，其特征在于，所述平臺框架包括框架本體和設置在所述框架本體底部的滑軌，所述外盾體與所述滑軌滑動連接，所述第一驅動機構沿所述滑軌的長度方向設置，一端與所述框架本體連接，另一端與所述外盾體連接。
10.一種臨時支護帶壓行走相似模擬實驗方法，采用權利要求1-9任一項所述的實驗系統，其特征在于，包括以下步驟：