一种模拟煤层开采条件下岩层移动观测的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种模拟煤层开采条件下岩层移动观测的实验装置，包括一主体框架，主体框架侧面安装了侧面板，底部固定若干根矩形管，矩形管上铺设有相似材料，相似材料内均匀分布有若干钻孔，钻孔内埋设岩层移位监测套管，岩层移位监测套管上套设有若干磁环，磁环探测仪的探测头导入岩层移位监测套管内，相似材料的上方设有n个施压板和n个液压杆，每个液压杆的一端与对应的施压板的上表面固接，另一端固接至同一根横杆上，横杆的一端设有手轮，下方设有沿工作面走向的传动链条，手轮的外周上分布有咬合齿，并与传动链条相接触，注油管的一端导入液压杆，另一端接入油泵。本实用新型专利技术能够模拟三维尺度下地表、岩层的采动移动，并实现采动移动的可观性。

An experimental device for simulating strata movement observation under the condition of coal seam mining

The utility model discloses an experimental device for simulating strata movement observation under coal seam mining conditions, which comprises a main frame, a side plate mounted on the side of the main frame, a number of rectangular tubes fixed at the bottom, similar materials laid on the rectangular tubes, a number of boreholes evenly distributed in the similar materials, and strata displacement embedded in the boreholes. A number of magnetic rings are arranged on the monitoring sleeve for stratum displacement. The detecting head of the magnetic ring detector is led into the monitoring sleeve for stratum displacement. One end is provided with a handwheel, and the lower part is provided with a transmission chain along the direction of the working face. The outside of the handwheel is distributed with occlusion teeth, and contacts with the transmission chain. One end of the oil injection pipe is led into the hydraulic rod, and the other end is connected with the oil pump. The utility model can simulate the mining movement of the surface and rock strata under the three-dimensional scale, and realize the observability of the mining movement.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟煤层开采条件下岩层移动观测的实验装置
本技术属于煤炭开采
，特别涉及了一种模拟煤层开采条件下岩层移动观测的实验装置。
技术介绍
相似模拟试验可以完成岩土工程和采矿工程中实验室尺度的巷道或隧道变形破坏机理、岩层运移特征、原岩应力探测等方面的研究。目前，国内所拥有的相似模拟试验平台有如下特点和缺点：1、可使用各种相似模型材料，但试验平台尺寸一般只可以模拟二维尺度下地表以及岩层的采动移动，三维尺度模拟试验台涉及较少；2、可实现水平载荷的施加，但试验平台较为开放，只能使用预制石膏板为试验材料，同时试验平台无法实现三维尺度下的模型的建立。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
提出的技术问题，本技术旨在提供一种模拟煤层开采条件下岩层移动观测的实验装置，模拟三维尺度下地表、岩层的采动移动，并实现采动移动的可观性。为了实现上述技术目的，本技术的技术方案为：一种模拟煤层开采条件下岩层移动观测的实验装置，包括一个主体框架，主体框架的四个侧面均安装了侧面板，主体框架的底部固定若干根矩形管，矩形管上铺设有用于模拟地表的相似材料，相似材料内均匀分布有若干钻孔，钻孔内埋设岩层移位监测套管，每根岩层移位监测套管上套设有若干个磁环，磁环探测仪的探测头导入岩层移位监测套管内，相似材料的上方设有n个施压板和n个液压杆，每个液压杆的一端与对应的施压板的上表面固接，每个液压杆的另一端固接至同一根横杆上，该横杆的一端设有手轮，手轮的下方设有沿工作面走向的传动链条，手轮的外周上分布有咬合齿，与传动链条相接触，n根注油管的一端分别导入对应的液压杆内，n根注油管的另一端接入油泵，油泵内存储有液压油。待相似材料风干后，将液压油通过注油管注入液压杆以增加压力，用于模拟地表压力，通过转动手轮，沿着轨道链条调整施压板的按压位置以达到均匀施压的效果，同时抽出相似材料下的矩形管以模拟煤层回采工作面的推进过程，当模拟煤层回采工作面的推进过程完毕且地面施压达到预设效果后，将主体框架正面的侧面板替换为透明板。基于上述技术方案的优选方案，主体框架由经过裁剪的钢板制成，透明板的材料为高强度透明树脂板，侧面板、施压板为钢板，矩形管为钢制管。基于上述技术方案的优选方案，矩形管通过螺丝进行可拆卸式固接于主体框架。基于上述技术方案的优选方案，岩层移位监测套管的形状为楔形状，且上粗下细。基于上述技术方案的优选方案，透明板与主体框架之间通过喷胶密封。基于上述技术方案的优选方案，磁环的四周固定四条不锈钢弹性金属片，使之卡在钻孔内随着岩层的运动而运动。基于上述技术方案的优选方案，矩形管和手轮的咬合齿的表面涂抹润滑油，以便移动。采用上述技术方案带来的有益效果：本技术在三维尺度下建立相似模型，同时可以在模拟工作面推进过程中循环施压。改变了以往相似模拟实验二维尺度、无法测定岩层内部位移数据的缺点,可在三维尺度下模拟采动情况下岩层、地表移动的同时，模拟采动岩层周期来压并根据预先设定的磁环测定对应岩层的位移数据。附图说明图1是本技术的装置示意图；图2是本技术中的磁环示意图；标号说明：1、主体框架；2、透明板；3、侧面板；4、岩层位移监测套管；5、磁环；6、矩形管；7、施压板；8、液压杆；9、轨道链条；10、手轮；11、横杆；12、注油管；13、油泵；14、磁环探测仪。具体实施方式以下将结合附图，对本技术的技术方案进行详细说明。如图1所示，主体框架1一共安装8块侧面板，即每个侧面安装2块侧面板，3块施压板、3根液压杆、1个手轮、一副轨道链条、3根注油管、2块透明板。轨道链条9是由2根传动链条组成，沿工作面走向布置。如图2所示，磁环5的四周固定四条不锈钢弹性金属片，使之卡在钻孔内随着岩层的运动而运动，磁环探测仪14的探头可以有效感知磁环所处具体位置，得到采动岩层发生位移前后的移动值。实验开始前，将试验装置的主体框架1摆放到一个平面上，将侧面板3固定在框架上，然后在试验装置底部钢板上整齐地布设一层矩形管6，对实验所需的相似材料提前进行制备，制备好以后铺到矩形管6上，注意相似材料的上表面应当抹平以便于后面实验中的施压均匀，在铺相似材料的同时，应该在矩形管上均匀竖直放置16根pvc管，用作将来观测。材料铺好后，需要等待相似材料的物理力学性质达到所要求的条件后，开始进行下一步的工作。先将埋设的16根pvc管抽出，注意不要破坏孔壁；然后将岩层位移监测套管4和磁环5放入16个模拟钻孔中。接下来将施压板7放置在相似材料的上面，将液压油通过注油管12向液压杆8中注油增加压力，用来模拟地层压力。通过手轮10的转动，沿着轨道链条9调整施压板7的按压位置以达到均匀施压的效果。与此通过同时抽出在相似材料下面的矩形管6来模拟煤层回采工作面的推进过程。等到模拟回采工作面推进完毕后且地面的施压达到预设的效果后，就试验台正前方的侧面板换下，安装透明板2，以便于进一步观测和记录岩层移动。由于矩形管6被抽出，形成了模拟的采空空间，又由于模拟地层压力的施压，造成了上部相似模拟材料的破断下落，同时这一过程可以使得预先设置的磁环5一并下落，因此在每次两次相邻的观测中，根据探测同一个磁环5的位置，即知道磁环5所代表的该模拟岩层的垂直位移情况。从而获得三维条件下无法用肉眼观测到的内部岩层各个不同点的岩层的位移数据。实施例仅为说明本技术的技术思想，不能以此限定本技术的保护范围，凡是按照本技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本技术保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟煤层开采条件下岩层移动观测的实验装置，其特征在于：包括一个主体框架(1)，主体框架(1)的四个侧面均安装了侧面板(3)，主体框架(1)的底部固定若干根矩形管(6)，矩形管(6)上铺设有用于模拟地表的相似材料，相似材料内均匀分布有若干钻孔，钻孔内埋设岩层移位监测套管(4)，每根岩层移位监测套管上套设有若干个磁环(5)，磁环探测仪(14)的探测头导入岩层移位监测套管(4)内，相似材料的上方设有n个施压板(7)和n个液压杆(8)，每个液压杆(8)的一端与对应的施压板(7)的上表面固接，每个液压杆的另一端固接至同一根横杆(11)上，该横杆的一端设有手轮(10)，手轮(10)的下方设有沿工作面走向的传动链条(9)，手轮(10)的外周上分布有咬合齿，并与传动链条(9)相接触，n根注油管(12)的一端分别导入对应的液压杆(8)内，n根注油管(12)的另一端接入油泵(13)，油泵(13)内存储有液压油；当模拟煤层回采工作面的推进过程完毕且地面施压达到预设效果后，主体框架(1)正面的侧面板替换为透明板(2)。

【技术特征摘要】
1.一种模拟煤层开采条件下岩层移动观测的实验装置，其特征在于：包括一个主体框架(1)，主体框架(1)的四个侧面均安装了侧面板(3)，主体框架(1)的底部固定若干根矩形管(6)，矩形管(6)上铺设有用于模拟地表的相似材料，相似材料内均匀分布有若干钻孔，钻孔内埋设岩层移位监测套管(4)，每根岩层移位监测套管上套设有若干个磁环(5)，磁环探测仪(14)的探测头导入岩层移位监测套管(4)内，相似材料的上方设有n个施压板(7)和n个液压杆(8)，每个液压杆(8)的一端与对应的施压板(7)的上表面固接，每个液压杆的另一端固接至同一根横杆(11)上，该横杆的一端设有手轮(10)，手轮(10)的下方设有沿工作面走向的传动链条(9)，手轮(10)的外周上分布有咬合齿，并与传动链条(9)相接触，n根注油管(12)的一端分别导入对应的液压杆(8)内，n根注油管(12)的另一端接入油泵(13)，油泵(13)内存储有液压油；当模拟煤层回采工作面的推进过程完毕且地面施压达到预设效果后，主体框架(1)正面的侧面板...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淑敏，张福喜，赵长春，程健维，韩娟，谷成锡，赵刚，李思远，
申请(专利权)人：阳泉煤业集团有限责任公司，中国矿业大学，
类型：新型
国别省市：山西,14