[發明專利]一種應用于礦用二維相似實驗臺的煤層采出裝置

有效

• 申請號: 202010157504.X
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111337643B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 李偉;夏洪春;李淑嫻;朱訓國;楊帥
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22;G01N19/00;G01N1/36
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 蓋小靜

本發明公開了一種應用于礦用二維相似實驗臺的煤層采出裝置，包括對稱設置的支托架，在兩個支托架之間安裝多組放煤翻轉裝置；所述支托架，包括相連的水平板和豎直板，在豎直板兩端設有與二維相似材料實驗臺相連的安裝孔，在安裝孔之間均勻開有多個放煤固定孔；所述放煤翻轉裝置，包括旋轉軸和放煤鋼板，所述放煤鋼板焊接在旋轉軸上，所述旋轉軸兩端分別穿過對應支托架上的放煤固定孔。本申請可以控制放煤口的大小，且放煤后可以立即迅速關閉，因而可以有效防止頂部巖石模型碎屑的側向漏出，保證了實驗效果。

技術領域

本發明屬于采礦工程及巖土工程領域中的相似材料模擬實驗，尤其涉及一種礦用相似材料二維模擬實驗系統。具體說是一種在模擬開采過程中，既能將底部煤炭模擬層采出，又可以保證頂部模擬巖層不造成非正常破壞的采出裝置。

背景技術

相似模擬實驗是解決地下工程問題科學而有效的研究手段之一。由于經濟技術的不斷發展,巖土工程所提出的問題日益復雜和繁瑣。用數學方法很難得到精確的解析解,只能作一些假設與簡化再求解,因而帶來一些誤差。于是人們不得不通過實驗的方法來探求那些靠數學方法無法研究的復雜現象的規律性。但是直接的實驗方法有很大的局限性,其實驗的結果只能推廣到與實驗條件完全相同的實際問題中去,這種實驗方法常常只能得出個別量的表面規律性關系,難以抓住現象的內在本質。“相似模擬”正是為解決這些問題而產生的,它不直接研究自然現象或過程的本身,而是研究與這些自然現象或過程相似的模型,它是理論與實際密切相結合的科學研究方法,是解決一些比較復雜的生產工程問題一種有效方法。相似材料模擬實驗可以綜合考慮地下工程的結構以及巖體力學狀態,通過不同材料的合理比例匹配,按照礦山實際地質賦存條件和研究對象測試需要,科學地搭建出等地質條件的相應縮小比例模型,然后根據研究步驟有序開挖或采煤,觀測上覆煤巖層移動、變形和破壞等狀況,結合現有的理論基礎,進而推衍現場問題發生機理,從而為礦山安全高效開采以及巖土類工程順利實施提供重要支撐判據。

原來在進行實驗時，底部煤層按照開采的程序時間需要人工間隔掏出，底部煤層掏出后頂部模擬巖層慢慢垮落，在頂部模擬巖層垮落過程中，有由于缺少側向束縛，隨開采范圍的擴大，垮落的巖層碎屑會掉落到模擬實驗臺以外,但實驗要求掉落的碎屑應該做為墊層存在于實驗臺內，從而影響整個實驗的效果和準確性。

發明內容

針對二維模擬實驗在放煤過程中存在的上述缺陷，本申請提供了一種應用于礦用二維相似實驗臺的煤層采出裝置，可以有效防止頂部巖石模型碎屑的側向漏出，保證了實驗效果。

為實現上述目的，本申請的技術方案為：一種應用于礦用二維相似實驗臺的煤層采出裝置，包括對稱設置的支托架，在兩個支托架之間安裝多組放煤翻轉裝置；所述支托架，包括相連的水平板和豎直板，在豎直板兩端設有與二維相似材料實驗臺相連的安裝孔，在安裝孔之間均勻開有多個放煤固定孔；所述放煤翻轉裝置，包括旋轉軸和放煤鋼板，所述放煤鋼板焊接在旋轉軸上，所述旋轉軸兩端分別穿過對應支托架上的放煤固定孔。

進一步的，旋轉軸的兩個端部均設為方形結構，該方形結構位于支托架中豎直板的外側。

進一步的，所述鎖緊裝置為具有一定厚度的鋼板，閉鎖時位于支托架的水平板底部與方形結構頂部之間。

進一步的，未處于放煤狀態時，放煤鋼板與支托架的水平板頂面平齊。

上述煤層采出裝置的具體實現步驟如下：

S1：將二維相似材料實驗臺最底部前后兩側的固定孔連接有支托架，在兩個支托架之間安裝多組放煤翻轉裝置，然后閉鎖鎖緊裝置；

S2：將用于固定實驗相似材料的槽鋼分別安裝在二維相似材料實驗臺前后兩側，所述槽鋼分別位于對應的支托架上面，在放煤翻轉裝置上壘實驗相似材料；

S3：等待實驗相似材料凝固后拆除前側槽鋼，在二維相似材料實驗臺一端開挖一定寬度的煤層，然后用透明有機玻璃封閉實驗相似材料前側；