一种大倾角煤层相似模拟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大倾角煤层相似模拟实验装置，通过在现有技术的采矿物理相似模拟实验装置的基础上，省略其所配备的液压举升装置或者提升装置后，增加了直角三角形护板，通过直角三角形护板与水平护板进行不同的组合使用方式，即可实现既能进行水平相似材料敷设，又能进行大倾角相似材料敷设的使用功能，并且降低了相似材料的铺设难度和压实过程操作与控制难度，保证了其铺设和压实效果，降低了设备造价、动力消耗及所需的操作空间，消除了现有技术中存在的安全隐患。将不同锐角角度的直角三角形护板替换使用，还可获得不同模拟实验所需的相似材料不同的倾斜角度，因而操作简便、节省人力、物力。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种大倾角煤层相似模拟实验装置，通过在现有技术的采矿物理相似模拟实验装置的基础上，省略其所配备的液压举升装置或者提升装置后，增加了直角三角形护板，通过直角三角形护板与水平护板进行不同的组合使用方式，即可实现既能进行水平相似材料敷设，又能进行大倾角相似材料敷设的使用功能，并且降低了相似材料的铺设难度和压实过程操作与控制难度，保证了其铺设和压实效果，降低了设备造价、动力消耗及所需的操作空间，消除了现有技术中存在的安全隐患。将不同锐角角度的直角三角形护板替换使用，还可获得不同模拟实验所需的相似材料不同的倾斜角度，因而操作简便、节省人力、物力。【专利说明】一种大倾角煤层相似模拟实验装置
本技术涉及一种煤层相似材料模拟实验装置，尤其是涉及一种大倾角煤层相似模拟实验装置。
技术介绍
为了更好地保证地下矿山的安全生产，最大限度地开采矿产资源、保护矿区环境和地面设施，必须研究矿山压力及岩层活动规律，发展岩层支护技术与控制措施，这是采矿学科的一个永恒的重要主题。然而，对于一个影响因素众多、受人为扰动严重、物理过程十分复杂的力学问题，由于人们难以十分清楚地了解问题的全部影响因素所在，无法准确地获得描述岩体的应力张量与应变张量的关系，即本构关系，因此常常无法对问题进行精确地理论计算和数值模拟分析。现有的矿山使用的测试仪表粗糙落后，其他领域较先进的仪器仪表又无法适应矿山井下恶劣的工作环境，而且现场实测需耗费大量的人力、物力、固有周期较长、受现场条件限制严重、局限性大。采矿物理相似模拟试验时利用和原型力学性质相似的材料，依据现场地质资料、煤岩层柱状图和煤层物理力学等参数，将现场工程研究对象按照一定的比例缩制成实验模型，再在模型上开挖各类工程，如矿山巷道和硐室、长壁采场等，通过对工程过程的模拟，观察和研究工程围岩体的变形、移动和破坏等力学现象。应用相似模拟实验是一种公认的行之有效的研究方法。目前，实验室中传统的相似材料模拟实验装置大多采用水平护板对相似材料存放空间进行保护，难以形成具有大倾角的相似材料存放空间，因此只适合铺设水平岩层。如图1所示，现有技术中，为进行大倾角煤层相似材料模拟实验，需要采用带有液压举升机构的相似材料模拟实验装置，根据所需的倾斜角度，通过调整液压举升机构以将模拟实验装置的一端抬高，以形成一定的倾角；基于类似的设计理念，现有技术中，还有一种采用提升机构的相似材料模拟实验装置，其通过将模拟实验装置的一端提升后使得整个装置倾斜，从而获得所需的倾角。由于相似材料模拟实验装置内部容积达近十立方米甚至是十几立方米或者更大，上述相似材料模拟实验装置采用的将实验装置抬高的方法，以进行大倾角煤层相似材料模拟实验，优点是，倾角可任意调节。但同时存在以下四个方面的缺陷:一是实验过程中，由于进行相似材料铺设时工作空间增高，相似材料铺设难度增大；二是由于其满载时十数吨以上的重量，使得其平衡性和稳定性差，特别是在后续的对相似材料的压实过程中，不可避免地存在左右晃动或者伴随一定程度上下位移，影响相似材料的压实效果，且因为垂直向下的压力与倾斜煤层相似材料之间角度的原因，其压实过程存在死角，进而影响实验结果的有效性；三是设备造价高、动力消耗大且需要的操作空间大；四是存在一定的安全隐患。
技术实现思路
本技术的目的之一是，提供一种结构简单、设备造价较低、动力消耗小、安全稳定的大倾角煤层相似材料模拟实验装置，满足既能进行水平煤层敷设又能进行大倾角煤层敷设的要求。本技术为实现上述目的需要解决的技术问题是，在现有技术的采矿物理相似模拟实验装置的基础上，省略其所配备的液压举升装置或者提升装置后，仍具备实现既能进行水平相似材料敷设又能进行大倾角相似材料敷设的使用功能。本技术为解决上述技术问题采用的技术方案是，一种大倾角煤层相似模拟实验装置，由机架部分和可拆卸部分组成，其中，机架部分呈除矩形底面和左右两侧面封闭之夕卜，其前、后和顶面均敞开的箱体结构；所述前、后两个面的框架各边的横截面均呈U形槽结构；所述可拆卸部分包括条状的前护板和后护板，其特征在于，还包括有直角三角形护板，所述前护板插入所述前框架的U形槽内，所述后护板横截面包括上下边分别呈U形槽的结构及与该U形槽插接相匹配的凸沿结构，所述后护板根据需要依次分别插入所述后框架的U形槽内，所述直角三角形护板根据使用需要依次插入所述后护板的U形槽内，并根据使用需要在所述后护板的U形槽内移动。采用上述技术方案的大倾角煤层相似模拟实验装置，通过引入直角三角形护板，在相似材料铺设过程中将直角三角形护板与前、后水平条状护板进行组合使用，即可进行大倾角煤层敷设；在只使用前、后护板的情况下，则可以进行水平煤层相似材料敷设。由于其省略了液压举升机构或者提升机构，使得整个模拟实验装置不需要将一端抬高或提升至倾斜即可进行带倾角的相似材料试样的成型；其直接产生的技术效果是，降低了相似材料铺设难度及其压实过程操作控制难度，保证了相似材料铺设和压实效果，降低了设备造价、动力消耗大及所需的操作空间，并消除了现有技术中存在的安全隐患。作为优选，上述直角三角形护板为不同锐角的直角三角形护板成套组合件。上述优选技术方案直接产生的技术效果是，通过不同角度三角形护板的替换使用，即可获得不同模拟实验所需相似材料不同的倾斜角度。进一步优选，上述直角三角形护板为木板。上述优选技术方案产生的技术效果是，能减小模型材料在直角三角形护板上的附着量和附着牢度，且木板易于获取、制作成本低，现场即可进行各种不同锐角角度的直角三角形护板的裁截和制作。本技术的大倾角煤层相似模拟实验装置具有有益的技术效果，其通过在现有技术的采矿物理相似模拟实验装置的基础上，省略其所配备的液压举升装置或者提升装置后，增加了直角三角形护板，通过直角三角形护板与水平护板进行不同的组合使用方式，即可实现大倾角煤层相似模拟实验装置既能进行水平相似材料敷设，又能进行大倾角相似材料敷设的使用功能；由于其省略其所配备的液压举升装置或者提升装置后，因而降低了相似材料铺设难度及其压实过程操作控制难度，保证了相似材料的铺设和压实效果，降低了设备造价、动力消耗及所需的操作空间，消除了现有技术中存在的安全隐患；本技术的大倾角煤层相似模拟实验装置，操作简便、节省人力物力，将不同锐角角度的直角三角形护板替换使用，还可获得不同模拟实验所需相似材料不同的倾斜角度。【专利附图】【附图说明】图1是现有技术的煤层相似模拟实验装置实验过程的状态示意图；图2为本技术的大倾角煤层相似模拟实验装置立体结构示意图(主要示出前面)；图3为本技术的大倾角煤层相似模拟实验装置立体透视结构示意图(主要示出前面);图4为本技术的大倾角煤层相似模拟实验装置立体结构示意图(主要示出后面)；图5为本技术的大倾角煤层相似模拟实验装置立体透视结构示意图(主要示出后面);图6为本技术的大倾角煤层相似模拟实验装置立体透视结构示意图(主要示出侧面);图7为直角三角形护板放大的剖面结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术的大倾角煤层相似模拟实验装置进行详细说明。如图2-图7所示，本技术的大倾角煤层相似模拟实验装置，由机架部分和可拆卸部分组成，(如图所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大倾角煤层相似模拟实验装置，由机架部分和可拆卸部分组成，其中，机架部分呈除矩形底面和左右两侧面封闭之外，其前、后和顶面均敞开的箱体结构；所述前、后两个面的框架各边的横截面均呈U形槽结构；所述可拆卸部分包括条状的前护板和后护板，其特征在于，还包括有直角三角形护板，所述前护板插入所述前框架的U形槽内，所述后护板横截面包括上下边分别呈U形槽的结构及与该U形槽插接相匹配的凸沿结构，所述后护板根据需要依次分别插入所述后框架的U形槽内，所述直角三角形护板根据使用需要依次插入所述后护板的U形槽内，并根据使用需要在所述后护板的U形槽内移动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林东才，栾恒杰，贾传洋，林惠立，刘进晓，张培森，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：实用新型
国别省市：