[發明專利]煤礦多功能模型試驗開采裝置與方法

有效

• 申請號: 202110470674.8
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN112879002B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 王琦;馬玉琨;黃玉兵;江貝;王亞軍;馬鳳林;蔣振華;高紅科
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21C25/06
• 分類號: E21C25/06;E21C25/10;E21C35/04;E21C31/02;E21C35/20;E21C41/18;G01M99/00
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 盧業強

本發明公開了煤礦多功能模型試驗開采裝置與方法，其技術方案為：包括組合切削組件、集煤保護組件、強力出煤組件和動力組件。組合切削組件包括若干拼接在一起的切削單元和可拆卸的切縫組件，對工作面進行旋轉切削和巷道頂板切縫；集煤保護組件包括若干拼接在一起的集煤保護單元，集煤保護單元內設有集煤器；強力出煤組件包括大功率吸煤裝置，大功率吸煤裝置通過軟管連接導向管的一端，導向管的另一端與集煤器相連；動力組件包括動力源、與動力源相連的伸縮定位桿，伸縮定位桿的端部與導向管連接。本發明可實現工作面的自動開采與巷道頂板的超前切縫，能夠真實還原工作面周圍應力和采掘過程，為煤礦開采模型試驗研究提供保障。

技術領域

本發明涉及煤礦模型試驗領域，尤其涉及煤礦多功能模型試驗開采裝置與方法。

背景技術

煤礦井工開采以長壁開采技術為主，根據開采工藝的不同，可分為“121”工法、“110”工法和“N00”工法。其主要區別在于，“121”工法開采1個工作面，需掘出2條回采巷道，留設一個煤柱。而“110”工法和“N00”工法是提前對巷道頂板進行切縫，利用礦壓自動形成巷道，只需掘1條巷道（“110”工法）或不掘巷道（“N00”工法）。對于以上開采技術的研究目前以理論分析、數值模擬、現場試驗的方法為主，已取得了一定的研究成果，但理論分析模型過于簡化，數值模擬本構參數選取困難，現場監測投入大、周期長、受無關因素干擾大，而模型試驗通過將研究區域按照一定比例縮尺后制成模型體，在還原開采過程中實施全面監測，是一種行之有效的研究方法。

當前，在開展煤礦開采試驗模擬時，多采用人工開挖或預埋件置換的方式，而這兩種方式都存在著一些問題。人工開挖的方式僅適用于平面模型試驗，而工作面開采是一個三維問題，采用平面模型極大的影響了結果的真實性，同時人工開挖難以模擬三維模型切縫施工。預埋件置換的方式無法還原工作面真實應力場，而且難以對超前工作面內應力信息進行監測，降低了試驗的可信度，制約了煤礦開采模型試驗研究。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供煤礦多功能模型試驗開采裝置與方法，實現工作面的自動開采，還原實際的開采過程，能夠保證工作面周圍應力場的真實性，實現工作面開采過程的自動化和智能化。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明的實施例提供了煤礦多功能模型試驗開采裝置，包括：

組合切削組件，包括若干拼接在一起的切削單元，切削單元能夠對工作面進行旋轉切削；

集煤保護組件，包括若干拼接在一起的集煤保護單元，集煤保護單元內設有集煤器；

強力出煤組件，包括吸煤裝置，所述吸煤裝置通過軟管連接導向管的一端，導向管的另一端與集煤器相連；

動力組件，包括動力源、與動力源相連的伸縮定位桿，伸縮定位桿的端部與導向管固定；動力源通過伸縮定位桿提供動力。

作為進一步的實現方式，所述切削單元包括切削滾筒、輪轂電機，所述輪轂電機與切削滾筒相連以驅動切削滾筒旋轉；切削滾筒外側可拆卸連接若干齒牙。

作為進一步的實現方式，所述切削滾筒表面開設有螺紋槽，齒牙通過螺紋槽安裝于切削滾筒外側；所述齒牙沿切削滾筒圓周方向均勻分布，并沿切削滾筒軸向均勻分布多圈。

作為進一步的實現方式，所述輪轂電機位于切削滾筒內部，輪轂電機的電機軸上安裝軸承；所述集煤保護組件側面安裝定位板，定位板開設有多個定位槽；所述軸承通過定位槽固定。

作為進一步的實現方式，還包括切頂組件，所述切頂組件安裝于集煤保護組件側面，用于進行巷道頂板切縫模擬。

作為進一步的實現方式，所述切頂組件包括刀盤、刀盤電機，刀盤電機安裝于刀盤中心位置；所述述刀盤通過固定桿與連桿的一端相連，連桿的另一端與集煤保護組件可拆卸連接。