[發明專利]一種演示煤層開采頂板動態變化的仿真系統模型

有效

• 申請號: 201310432128.0
• 申請日: 2013-09-22
• 公開（公告）號: CN103500528A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 成云海;馮飛勝;樊俊鵬;孫振平;任禹;朱萌萌
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種煤礦開采可視化礦壓顯現綜合仿真模型，尤其適合煤礦開采中煤層頂板結構動態變化過程的教學演示。

背景技術

煤炭行業教學、生產和科研活動中，礦壓顯現活動是研究的核心，而煤層頂板結構變化又是所有研究的重要內容，為了使井下復雜又看不見的頂板結構變化讓所有人了解，目前主要的方法是制作頂板的結構靜態示意圖和結構靜態模型。但是此類方法無法闡明礦壓顯現的過程；極少的電氣自動化模型不僅很難重現頂板具體變化過程，同時造價昂貴，易于損壞等。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有闡明礦壓顯現和頂板結構變化模型的缺點，提供一種結構簡單、操作簡便、可循環演示的闡明頂板結構變化和礦壓動態顯現的綜合仿真模型。

一種演示煤層開采頂板動態變化的仿真系統模型，包括從下至上依次包括煤層模塊、偽頂模塊、直接頂模塊和砌體梁模塊；

所述砌體梁模塊由第一砌體梁模塊、砌體梁主體和第二砌體梁模塊構成，其中，所述砌體梁主體與所述第一砌體梁模塊的底部鉸接，與所述第二砌體梁模塊的頂部鉸接；

所述直接頂模塊包括第一直接頂模塊以及至少4個第二直接頂模塊，其中，第一個所述第二直接頂模塊與第一直接頂模塊的底部鉸接，前一部分所述第二直接頂模塊與其前一個所述第二直接頂模塊的底部鉸接，后一部分所述第二直接頂模塊與其前一個所述第二直接頂模塊的頂部鉸接；

所述偽頂模塊包括第一偽頂模塊和兩個所述第二偽頂模塊；

在后一部分所述第二直接頂模塊的底部設置有擋板，其高度低于所述煤層模塊；

氣囊，置于所述擋板、所述第二直接頂模塊和煤層模塊之間形成的容納空腔內，所述氣囊充氣后的高度等于所述偽頂模塊和所述煤層模塊之和。

本發明所述的演示煤層開采頂板動態變化的仿真系統模型，其中所述煤層模塊、所述第一偽頂模塊、所述第一直接頂模塊和所述第一砌體梁模塊之間通過粘結劑固定；

在所述容納空間內靠近所述煤層模塊處還設置有液壓模塊，在所述第二砌體梁模塊的底部還設置有矸石模塊；所述砌體梁模塊由PVC材料制成，所述直接頂模塊由塑料泡沫制成，所述第一偽頂模塊由木材或PVC材料制成，兩個所述第二偽頂模塊由具有彈性的可變形材料制成，其中一個固定在所述煤層模塊頂部，位于第1個所述第二直接頂模塊的底部，另一個所述第二偽頂模塊固定在所述液壓模塊上。

本發明所述的演示煤層開采頂板動態變化的仿真系統模型，其中所述第一直接頂模塊、的長度小于所述第一砌體梁模塊、，且大于所述第一偽頂模塊的長度，所述煤層模塊的長度大于所述第一砌體梁模塊，多個所述第二直接頂模塊的長度之和大于所述砌體梁主體的長度，所述液壓模塊的高度同所述煤層模塊的高度。

本發明所述的演示煤層開采頂板動態變化的仿真系統模型，其中所述第二直接頂模塊為7個，其中，從左至右第1個所述第二直接頂模塊與所述第一直接頂模塊的底部鉸接，第2～5個所述第二直接頂模塊與其前一個所述第二直接頂模塊的底部鉸接，第6和7個所述第二直接頂模塊與其前一個所述第二直接頂模塊的頂部鉸接；所述擋板設置于第7個所述第二直接頂模塊的底部。

本發明所述的演示煤層開采頂板動態變化的仿真系統模型，其中所述氣囊包括囊體和通氣管，在靠近所述囊體的所述通氣管處設置有充放氣開關，當所述氣囊處于充氣狀態時，支撐所述多個所述第二直接頂模塊與第一直接頂模塊連成一條直線并處于水平位置；所述氣囊為兩個，兩個氣囊的放氣表示對煤層的開采。

本發明所述的演示煤層開采頂板動態變化的仿真系統模型，其中所述煤層模塊與所述第一偽頂模塊的長度之差為L₁，所述第一偽頂模塊與所述第一直接頂模塊的長度之差為L₂，所述第一直接頂模塊和所述第一砌體梁模塊的長度之差為L₃；

所述L1通過如下公式計算得出：