[發(fā)明專利]一種用于相似模擬實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)割煤模擬系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510768545.1
• 申請(qǐng)日: 2015-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN105443123A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張華磊;涂敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E21C25/06
• 分類號(hào): E21C25/06;E21C25/10;E21D23/04;E21F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦山機(jī)械領(lǐng)域，特別是涉及一種用于模擬現(xiàn)場(chǎng)采煤的用于相似模擬實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)割煤模擬系統(tǒng)。

背景技術(shù)

相似模擬模型和裝置用于模擬地下煤層開挖過程，通過模擬人工開挖煤層及煤層上方巖層的變化情況，來推測(cè)實(shí)際開挖過程中煤層頂板巖層的變化情況，所以稱之為相似模型。

但是現(xiàn)有技術(shù)中的相似模型存在如下缺陷：

首先，開挖過程為人工拿細(xì)鐵棍開挖，一般為每隔兩個(gè)小時(shí)開挖一定距離煤層(如50mm左右)，這種方法不符合相似模擬的相似推采速度(按照100:1的相似比，這就意味著煤炭一下往前推采5m，這是不科學(xué)的)，即按照一定的速度開挖，且一般一個(gè)模型需要三天三夜以上時(shí)間連續(xù)開挖，這又要求實(shí)驗(yàn)人員在晚上還需要每隔兩個(gè)小時(shí)開挖一次，一個(gè)實(shí)驗(yàn)一般需要3-5名開挖人員，工作量非常大，非常不便。

第二，工作人員在開挖時(shí)，由于相似模型裝置一般寬300mm，在中間部位模型相對(duì)堅(jiān)硬且看不清，經(jīng)常挖錯(cuò)頂板或者底板等，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果影響較大。

第三，有時(shí)候模型相對(duì)堅(jiān)硬，需要使用很大的力氣才能挖動(dòng)，在模型中間部位，甚至需要敲打才能挖動(dòng)，這種震動(dòng)、敲打或者無意識(shí)的觸碰到頂板，都相當(dāng)于實(shí)際生產(chǎn)中很大的沖擊地壓的影響，因此對(duì)于某些研究頂板結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)等結(jié)果影響較大。

最后，相似模擬目前主要研究頂?shù)装宓膽?yīng)力特征，頂板的垮落特征等，但是目前還沒有能夠模擬工作面采場(chǎng)支架模擬裝置以及它的運(yùn)移和應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法，對(duì)于相似模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果影響較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可以提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性，大大降低工作強(qiáng)度，使實(shí)驗(yàn)更加智能化的用于相似模擬實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)割煤模擬系統(tǒng)。

一種用于相似模擬實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)割煤模擬系統(tǒng)，設(shè)置在相似模擬模型中，所述相似模擬模型包括架體、設(shè)置在所述架體上的煤層及設(shè)置在其底部的兩側(cè)的支撐桿，設(shè)置于所述煤層上部和下部的其他巖層，所述用于相似模擬實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)割煤模擬系統(tǒng)設(shè)置在所述煤層中，在所述支撐桿上運(yùn)行，所述用于相似模擬實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)割煤模擬系統(tǒng)包括采煤模擬裝置和位于其后側(cè)的液壓支架模擬裝置，所述液壓支架模擬裝置包括底板、頂板、應(yīng)力計(jì)量器、驅(qū)動(dòng)裝置和擋板，其中，所述應(yīng)力計(jì)量器的頂部和底部分別與所述頂板和底板連接，所述擋板的上端與所述頂板的后端相連，所述擋板與所述頂板之間的角度為鈍角，驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述液壓支架模擬裝置移動(dòng)；所述頂板與水平面之間的角度為3°，頂板的后端高于前端，所述擋板與所述頂板之間的角度為150°。

本發(fā)明所述的用于相似模擬實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)割煤模擬系統(tǒng)，其中所述應(yīng)力計(jì)量器包括第一殼體和設(shè)置在其內(nèi)部的內(nèi)柱，所述內(nèi)柱可在所述第一殼體內(nèi)自由上下滑動(dòng)，所述內(nèi)柱的頂部與所述頂板固定連接，在所述第一殼體的底端連接有應(yīng)變膜，并且所述應(yīng)變膜覆蓋所述第一殼體的底端，所述應(yīng)變膜、所述第一殼體和所述內(nèi)柱之間形成氣腔，在所述氣腔內(nèi)設(shè)置有氣囊，所述氣囊由塑膠膜密封而成，所述應(yīng)變膜通過數(shù)據(jù)線與應(yīng)變儀連接，所述應(yīng)變儀與計(jì)算機(jī)連接。

本發(fā)明所述的用于相似模擬實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)割煤模擬系統(tǒng)，其中所述第一殼體的底端連接第二殼體，所述第二殼體的厚度小于所述第一殼體的厚度，所述第二殼體的底端連接支撐板；

所述內(nèi)柱、所述第一殼體、所述第二殼體均為圓柱形，所述數(shù)據(jù)線的一端接頭設(shè)置在所述第一殼體的底端上的所述應(yīng)變膜上，所述第二殼體上設(shè)置有通孔，所述數(shù)據(jù)線的另一端從所述通孔中穿出，與所述應(yīng)變儀相連；在所述第二殼體上均勻設(shè)置有多個(gè)透氣孔。

本發(fā)明所述的用于相似模擬實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)割煤模擬系統(tǒng)，其中所述應(yīng)力計(jì)量器還包括高度調(diào)節(jié)裝置，所述高度調(diào)節(jié)裝置由螺紋連接的外螺旋桿和內(nèi)螺旋桿構(gòu)成，所述內(nèi)螺旋桿的下端固定在所述底板上，所述外螺旋桿的上端與所述支撐板相連，在所述支撐板的邊緣設(shè)置有卡槽，所述外螺旋桿的頂部固定有與所述卡槽相配合的卡片，所述卡片設(shè)置在所述卡槽內(nèi)，并可在所述卡槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明所述的用于相似模擬實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)割煤模擬系統(tǒng)，其中所述內(nèi)柱的前端與所述頂板的前端之間的距離為50mm，所述擋板的底端距離所述底板的后端之間的水平距離為15mm。

本發(fā)明所述的用于相似模擬實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)割煤模擬系統(tǒng)，其中，在自由狀態(tài)下，所述內(nèi)柱的頂端與所述第一殼體的頂端之間的距離為7mm，所述內(nèi)柱的直徑為8mm，高度為15mm，所述第一殼體的厚度為6mm，所述第二殼體的厚度為1.5mm，外徑與所述第一殼體的外徑一致，所述高度調(diào)節(jié)裝置的高度為15mm，所述底板的長(zhǎng)度為70mm，所述頂板的長(zhǎng)度為70mm，所述擋板的長(zhǎng)度為70mm，在所述底板的底部設(shè)置有輪體，所述輪體與所述驅(qū)動(dòng)裝置相連。