[發明專利]綜放開采頂煤放出三維模擬實驗平臺及實驗方法

有效

• 申請號: 201210155046.1
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN102749432A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 王家臣;魏立科;潘衛東;楊勝利;趙洪寶
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

1.一種綜放開采頂煤放出三維模擬實驗平臺，包括有機玻璃板和金屬板組合的箱體，其特征在于，所述的箱體內設有可抽動底板，一可在可抽動底板上移動的綜放支架，綜放支架緊靠一與可抽動底板平行設置的可抽動直接頂；其中，綜放支架沿可抽動直接頂的縱向平行均布，綜放支架包括一主體框架，主體框架一側設有可翻轉的放煤擋板；可抽動底板與可抽動直接頂均為條形板排列形成。

2.根據權利要求1所述的一種綜放開采頂煤放出三維模擬實驗平臺，其特征在于，所述的主體框架包括一底座，底座上固定有一支撐柱，支撐柱頂端設有一平板，平板通過一斜板與所述的框架側邊的放煤擋板鉸接，放煤擋板的底部鉸接有放煤控制桿，放煤控制桿的另一端可滑動的抵在支撐柱上。

3.根據權利要求1所述的一種綜放開采頂煤放出三維模擬實驗平臺，其特征在于，所述的可抽動直接頂和可抽動底板與采煤機的截深匹配。

4.一種綜放開采頂煤放出三維模擬實驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

a）準備相似模擬材料：選擇粒徑比與現場破碎頂煤和破碎頂板符合相似條件的散體材料，做實驗測試出模擬破碎頂煤的散體材料的自然安息角θ；

b）鋪設散體材料：確定預先想測試的頂煤跟蹤儀的空間布局，將確定好粒徑比的散體材料均勻鋪在實驗平臺箱體內，當鋪設到預先設定好頂煤跟蹤儀要放置的層位時，按照對應的空間位置放置模擬頂煤跟蹤儀的標志點，其中，根據采放比確定頂煤散體材料鋪設的厚度；

c）確定放煤邊界；根據公式（1）和公式（2）計算出放煤過程留設的煤柱距離，

L0＝TANθ×H????（1）；

L3＝TANθ×H????（2）；

其中，θ為模擬破碎頂煤的散體材料的自然安息角，H為模擬破碎頂煤的散體材料的鋪設厚度；

L0為平行于工作面方向的留設煤柱距離，L3為沿工作面推進方向留設煤柱距離，L0、L3距離之外為放煤的邊界；

d）放煤：從留設煤柱距離L0范圍外對應的第一個綜放支架開始放煤，打開綜合支架的放煤口，直到在放煤口看見模擬頂板巖石的散體顆粒出現時，關閉放煤口，依次完成放煤邊界內的綜放支架的放煤動作；

e）移架：抽出完成放煤的可抽動直接頂，將所有綜放支架沿工作面移動到下一個可抽動直接頂，重復步驟d），直至綜放支架移動至留設的煤柱距離L3處；

f）計算頂煤回收率：用金屬片插入殘煤中，隔出已放煤的邊界，取出被金屬板隔出的區域內模擬頂煤的實驗散體物質，并稱其重量得到m_s，利用公式（3）計算出頂煤回收率S；

S=msρ×L1×L2×H---(3);]]>

其中：ρ為模擬煤炭散體的密度；

L1為有效放煤區域；

L2第一次放煤時的放煤口位置到最后放煤時的放煤口位置之間的距離；

H為實驗臺中模擬煤層的厚度。

5.根據權利要求4所述的一種綜放開采頂煤放出三維模擬實驗方法，其特征在于，還包括頂煤跟蹤儀空間鉆孔布置指導步驟，利用頂煤跟蹤儀測得的回收率與步驟f）測算獲得的真實回收率S的誤差，通過多次試驗對比，找出誤差最小的標志點的空間分布，從而指導現場頂煤測試時的空間鉆孔布置。