[發明專利]一種煤層底板災害模擬裝置及方法

有效

• 申請號: 202010312846.4
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111596031B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 孫文潔;武強;董東林;林剛;曾一凡;劉守強;楊恒
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01M13/00;G01M10/00;E21C41/18
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 王剛

1.一種煤層底板災害模擬裝置，其特征在于，包括：模擬箱及控制機構；

所述模擬箱，用于承載試驗主體，所述模擬箱的一側設置有觀察窗；

所述控制機構設置于所述模擬箱上與所述觀察窗相對一側，用于控制所述試驗主體；

所述試驗主體包括：含水層、導升帶、隔水層、破壞帶及煤層；或所述試驗主體包括：含水層、導升帶、隔水層、破壞帶、煤層及斷層；

所述模擬箱與所述觀察窗相對一側設置有支撐板，所述控制機構包括：破壞帶控制組件；

所述破壞帶控制組件包括設置于所述支撐板的外側面的破壞帶動力單元及破壞帶減速單元、設置于所述支撐板的內側面的破壞帶支撐平臺、同步輪、從動輪、傳動帶及破壞帶頂塊；

所述破壞帶減速單元，用于控制所述破壞帶動力單元進行速度調整；

所述破壞帶支撐平臺設置于所述破壞帶下側，并水平設置于所述內側面；

所述同步輪及所述從動輪設置于所述破壞帶支撐平臺，所述同步輪與所述破壞帶動力單元傳動連接，所述同步輪與所述從動輪通過所述傳動帶傳動連接，所述傳動帶與所述破壞帶相鄰；

所述破壞帶頂塊設置于所述傳動帶上，位于所述破壞帶的一側，用于頂起所述破壞帶。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，當所述試驗主體包括：含水層、導升帶、隔水層、破壞帶及煤層時；

所述含水層、所述導升帶、所述隔水層、所述破壞帶及所述煤層依次層疊排放于所述模擬箱中，所述含水層為最底層。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，當所述試驗主體包括：含水層、導升帶、隔水層、破壞帶、煤層及斷層時；

所述含水層、所述導升帶、所述隔水層、所述破壞帶及所述煤層依次層疊排放于所述模擬箱中，所述含水層為最底層；

所述斷層貫穿所述含水層、所述導升帶、所述隔水層、所述破壞帶及所述煤層。

4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述斷層的貫穿角度為與水平方向形成55度角或與水平方向形成70度角。

5.根據權利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述模擬箱與所述觀察窗相對一側設置有支撐板，所述控制機構包括：煤層控制組件；

所述煤層控制組件包括設置于所述支撐板的外側面的煤層動力單元、貫穿所述支撐板并與所述煤層動力單元傳動連接的傳動桿、設置于所述傳動桿上的傳動鏈輪及設置于所述模擬箱上的傳感單元；

所述傳動鏈輪與所述煤層傳動連接，用于拖動所述煤層；

所述傳感單元，用于觀測所述煤層的運動狀態，根據所述運動狀態控制所述煤層動力單元。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述支撐板還包括：插孔；所述破壞帶包括：試驗區、配合塊及插銷；

所述配合塊與所述試驗區連接并位于所述試驗區下側；所述配合塊能夠與所述破壞帶頂塊形成結構干涉以通過所述破壞帶頂塊頂起所述配合塊，并通過所述配合塊頂起所述試驗區；

所述插銷設置于所述配合塊朝向所述支撐板的一側，所述插銷能夠當所述配合塊被頂起時與所述插孔形成結構干涉以限制所述配合塊下落。

7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括：支撐機構；所述支撐機構包括水箱及總控單元；

所述水箱設置有水閥，所述水箱內設置有水泵；

所述水箱與所述模擬箱通過導管連接，用于通過所述水泵為所述試驗主體供水和/或回收所述試驗主體內的水體；

所述水箱通過所述水閥與外部水體系統連接；

所述總控單元，用于協調控制所述控制機構及所述水箱。

8.一種應用如權利要求1-7任意一項所述的裝置的煤層底板災害模擬方法，其特征在于，包括：

用戶啟動煤層底板災害模擬裝置；

所述煤層底板災害模擬裝置控制控制機構帶動模擬箱內的試驗主體進行模擬運動；

通過所述試驗主體的模擬運動模擬煤層底板災害。