[實(shí)用新型]固體充填法采煤二維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520068602.0
• 申請(qǐng)日: 2015-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN204536123U
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建功;海龍;趙利濤;曾瑞萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北煤炭科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01N3/10
• 分類號(hào): G01N3/10
• 代理公司: 石家莊國(guó)為知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120
• 代理人: 米文智

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及借助于測(cè)定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來測(cè)試或分析材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種固體充填法采煤二維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

固體充填法采煤是將煤矸石、粉煤灰、爐渣、尾礦、建筑垃圾、土等一種或多種材料混合充填入開采后形成的空間，以控制圍巖的移動(dòng)和礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)度的采煤方法。固體充填法采煤對(duì)保護(hù)地表工程建筑、防治頂?shù)装逋凰确矫嫘Ч黠@，能消耗大量固體廢棄物、對(duì)生態(tài)環(huán)境的破環(huán)程度較小、成本較其它充填采煤方法低，因而得到較多采用。

物理模擬實(shí)驗(yàn)是研究采煤活動(dòng)中煤巖層移動(dòng)和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的常用方法，可分為二維（平面）物理模擬實(shí)驗(yàn)和三維物理模擬實(shí)驗(yàn)兩類。二維物理模擬實(shí)驗(yàn)使用材料少，模型堆筑和煤層開挖相對(duì)方便、工作量少，應(yīng)力和位移的觀測(cè)相對(duì)直觀和方便，在把煤層開采看作平面應(yīng)變問題時(shí)被廣泛采用。

申請(qǐng)?zhí)枮?01110097491.2的專利文獻(xiàn)提的模擬充填的解決方法：“充填體夯實(shí)機(jī)構(gòu)包括夯實(shí)機(jī)構(gòu)前后行走導(dǎo)軌、安裝在夯實(shí)機(jī)構(gòu)前后行走導(dǎo)軌上的夯實(shí)機(jī)構(gòu)左右行走導(dǎo)軌、安裝在夯實(shí)機(jī)構(gòu)左右行走導(dǎo)軌上的液壓缸、安裝在液壓缸活塞端的夯實(shí)推板、布置在液壓缸活塞和夯實(shí)推板之間的傳感器”。“將固體充填料充入三維箱體內(nèi)，隨著工作面推進(jìn)充填材料不斷充入采空區(qū)，并通過布置在工作面的帶有壓力傳感器的液壓夯實(shí)機(jī)構(gòu)對(duì)充填材料夯實(shí)”。

申請(qǐng)?zhí)枮?01110121561.3的專利文獻(xiàn)提出的模擬充填的解決方法是：“設(shè)在仿真煤層處的支撐架，支撐架上設(shè)有模擬綜采充填支架，模擬綜采充填支架包括推壓板、與推壓板相連的推壓雙向油缸，推壓雙向油缸的前部設(shè)有固定塊，推壓雙向油缸經(jīng)油管連接有油泵，推壓板上設(shè)有推壓調(diào)節(jié)裝置”。“對(duì)模擬綜采充填支架后的采空區(qū)充填仿真采空區(qū)充填物料，并在仿真采空區(qū)充填物料內(nèi)埋設(shè)多信息無線傳感器”。“啟動(dòng)油泵的控制開關(guān)，首先調(diào)節(jié)推壓雙向油缸和固定塊，固定推壓板的位置，然后通過依次推壓調(diào)節(jié)壓塊前后上下推壓仿真采空區(qū)充填物料直至密實(shí)”。

申請(qǐng)?zhí)枮?01110121563.2的專利文獻(xiàn)提出的模擬充填的解決方法與申請(qǐng)?zhí)枮?01110121561.3的專利文獻(xiàn)基本相同。以上解決方法的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對(duì)液壓設(shè)備和機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備的控制精度要求高。

受物理模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)尺寸和工程量的限制，模型是不能做得太大的。因此煤層的厚度一般較小，向模型內(nèi)部添加固體充填相似材料很不方便，也不易做到鋪設(shè)均勻。機(jī)械裝置復(fù)雜，不易精確控制壓實(shí)程度，如果固體充填相似材料含有水分，還可能會(huì)浸濕煤層的頂板和底板，從而改變頂板和底板的力學(xué)性質(zhì)。（這里要說明的是模擬實(shí)驗(yàn)中模型材料遇水后的性質(zhì)改變和工程中頂?shù)装逵鏊笮再|(zhì)的改變?cè)谝?guī)律上未必一致）。另外，實(shí)際采煤過程中受頂梁移動(dòng)的影響，很難做到100%的接頂率，也不是所有充填都要求達(dá)到很高的充填率。還有就是在推壓固體充填相似材料的過程中，可能造成壓力傳感器方位和位置的變化，使實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性降低。因而這幾種模擬方法具有一定局限性。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種固體充填法采煤二維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，所述實(shí)驗(yàn)裝置用于固體充填法采煤二維物理模擬實(shí)驗(yàn)，所述模擬實(shí)驗(yàn)具有操作簡(jiǎn)單，測(cè)量方便，能預(yù)先精確設(shè)定固體充填相似材料的壓實(shí)度的特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：一種固體充填法采煤二維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述實(shí)驗(yàn)裝置包括二維物理模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)以及若干個(gè)固體充填相似材料模具，所述二維物理模擬試驗(yàn)臺(tái)上堆筑有巖層物理模型，所述巖層物理模型的采煤層中設(shè)有模擬支架，采煤層的采空區(qū)設(shè)有固體充填相似材料模具，所述模擬支架和固體充填相似材料模具上設(shè)有壓力傳感器，所述采煤層上下兩側(cè)的巖層物理模型上設(shè)有位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述巖層物理模型的表面設(shè)有第一壓力調(diào)整板，所述第一壓力調(diào)整板的上表面設(shè)有壓力調(diào)整裝置，所述壓力調(diào)整裝置的上端設(shè)有第二壓力調(diào)整板，所述第二壓力調(diào)整板與所述二維物理模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)固定連接。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述壓力調(diào)整裝置為液壓氣缸或液壓油缸。