[發明專利]一種可模擬偽頂的三維相似模擬系統

有效

• 申請號: 201810473009.2
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108766190B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 馮飛勝;杜文鳳;邢朕國;付萍杰
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 北京快易權知識產權代理有限公司 11660
• 代理人: 杜亞靜

本發明公開了一種可模擬偽頂的三維相似模擬系統，包括三維相似模擬實驗平臺(1)，其中設置有煤層模擬系統、偽頂模擬系統(4)和其他巖層；所述煤層模擬系統包括多個從左到右依次排列的千斤頂，所述千斤頂包括活柱(2)和連接在所述活柱后端的千斤頂缸體(3)，所述偽頂模擬系統(4)設置在所述活柱(2)的上部，包括多個從前到后依次排列的偽頂模擬片，所述偽頂模擬片由多個從左到右依次鉸接的鐵片(5)構成。本發明可模擬偽頂的三維相似模擬系統完全還原模擬煤層開采場景以及對頂底板造成的規律影響研究，期望最大可能的去還原煤層開采現場狀態。

技術領域

本發明涉及礦業領域教學研究與科研實驗，特別是涉及一種用于可模擬偽頂的三維相似模擬系統。

背景技術

三維相似模擬就是傳統的相似模擬實驗的優化與改良，傳統的二維相似模擬寬度只有20cm，完全沒有考慮邊界效應對開采壓力的影響，同時，目前為止相似模擬都沒有考慮到偽頂的影響，這些都是不完全符合相似實驗的原則。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可模擬偽頂的三維相似模擬系統，所述系統完全還原模擬煤層開采場景以及對頂底板造成的規律影響研究，包括考慮邊界效應，包括考慮偽頂，包括考慮煤層推進速度等多個因素，期望最大可能的去還原煤層開采現場狀態。

一種可模擬偽頂的三維相似模擬系統，包括三維相似模擬實驗平臺，其中設置有煤層模擬系統、偽頂模擬系統和其他巖層；

所述三維相似模擬實驗平臺為長方體，其后側的側板上水平設置有長條形通孔，所述煤層模擬系統包括多個從左到右依次排列的千斤頂，所述千斤頂包括活柱和連接在所述活柱后端的千斤頂缸體，所述千斤頂缸體的后端從所述長條形通孔中穿出，并與千斤頂的系統主機相連；

所述偽頂模擬系統設置在所述活柱的上部，包括多個從前到后依次排列的偽頂模擬片，所述偽頂模擬片由多個從左到右依次鉸接的鐵片構成。

本發明所述的可模擬偽頂的三維相似模擬系統，其中，所述千斤頂的數量為n，每個所述偽頂模擬片中所述鐵片的數量為n-1，長度與所述千斤頂缸體的直徑一致；

每個所述鐵片均設置在相鄰兩個所述活柱的上部，相鄰兩個所述鐵片之間的鉸接部分的中心軸和位于其下部的所述活柱的中心軸所在的平面與豎直面之間的夾角為a，a大于15度，且所述鉸接部分的中心軸在位于其下部的所述活柱的中心軸的左側。

本發明所述的可模擬偽頂的三維相似模擬系統，其中，所述三維相似模擬實驗平臺的長寬高分別為4000mm、4000mm和3000mm，所述模擬實驗平臺的底板和左右兩側的側板均為鋼板，前側的側板為透明材料制成，后側的側板由多個側護板上下堆疊固定而成，所述側護板包括板體和固定在所述板體上端和下端的支撐板，在所述板體的左右兩側采用螺絲固定；

所述煤層模擬系統的兩側和前端距離所述三維相似模擬實驗平臺之間的距離均為400mm，填充骨料后作為模擬煤柱。

本發明所述的可模擬偽頂的三維相似模擬系統，其中，所述活柱為圓柱體，直徑為煤層厚度h，長度為3200mm，所述千斤頂缸體為長方體，長度為3400mm，寬度和高度均為h+14mm,所述千斤頂缸體和所述活柱的中心軸重合。

本發明所述的可模擬偽頂的三維相似模擬系統，其中，所述鐵片的長寬和厚度分別為h+14mm、50mm和2mm。

本發明所述的可模擬偽頂的三維相似模擬系統，其中，所述偽頂模擬片的數量為64，所述每個所述偽頂模擬片中所述鐵片的數量為3200/(h+14)。

本發明可模擬偽頂的三維相似模擬系統與現有技術不同之處在于：

本發明可模擬偽頂的三維相似模擬系統完全還原模擬煤層開采場景以及對頂底板造成的規律影響研究，包括考慮邊界效應，包括考慮偽頂，包括考慮煤層推進速度等多個因素，期望最大可能的去還原煤層開采現場狀態。