一种模拟巷道综掘工艺的实验方法技术

本发明专利技术公开了一种模拟巷道综掘工艺的实验方法，属于相似模拟实验基础研究领域。模型铺设至巷道处时，预埋与设计巷道等尺寸的块体石蜡块体，根据加热棒热能辐射范围和块体石蜡受热熔化情况，在块体石蜡块体上开加热孔和导流孔；在实验架的盖板对应巷道处开与块体石蜡相同的加热孔和导流孔，将加热棒和带加热层导流管顺序嵌入孔内并编号；实验过程中，根据加热棒编号选择性控制加热，使熔化的块体石蜡沿就近的带加热层导流管流出，实现不同截割顺序、不同截割路径条件下巷道模拟开挖。本发明专利技术适用于模拟巷道综掘工艺，符合生产实践，易操作易实施。

An experimental method of simulated roadway comprehensive excavation

The invention discloses an experimental method for simulating roadway comprehensive excavation technology, which belongs to the basic research field of similar simulation experiment. Model laying to the roadway at the pre block, block size and paraffin buried roadway design, according to the scope of radiation heating rod heat and heat melting paraffin blocks, the heating hole and the guide hole in the block of paraffin block; heating holes of the same block and paraffin in experimental frame cover the corresponding tunnel and diversion hole, the heating rod and the guide pipe with a heating layer sequence is embedded into the hole and number; during the experiment, according to the number of selective heating rod control heating, the melting of paraffin blocks along the nearby with a heating layer diversion pipe out of different cutting order, different cutting path under the condition of roadway simulation of excavation. The invention is suitable for simulating the comprehensive excavation process of roadways, and conforms to the production practice and is easy to operate and easy to implement.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟巷道综掘工艺的实验方法
本专利技术适用于相似模拟实验基础研究领域，涉及一种模拟巷道综掘工艺的实验方法。
技术介绍
随着我国经济稳定增长，煤炭资源需求量日趋增加，高效开采的意义愈显重大。掘进作为煤炭开采先行工序，采掘协调是保证煤炭高效开采的关键。岩巷掘进工程量一般占巷道掘进总工程量的50％，占矿井总工程量25％左右，与煤巷相比，岩巷掘进速度较为迟缓，因此，优化岩巷截割顺序、提高掘进速度就显得更加重要。相似模拟实验作为研究地下工程(如采矿)普遍规律的重要方法和手段，国内外都有广泛应用，但如何模拟巷道掘进工艺，尤其是截割顺序仍然没有成熟可行的方法。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是针对现有技术中的不足之处，提供一种方法简单、操作方便、模拟效果好的模拟巷道综掘工艺的实验方法。技术方案：本专利技术的模拟巷道综掘工艺的实验方法，包括如下步骤：a.以相似三定律为理论基础，计算巷道综采面模型应力相似比，确定巷道综采面模型各煤岩层所用的相似材料及其配比；b.根据几何相似比确定巷道的模型尺寸：长×宽×高，选择与巷道尺寸相符的实验架；c.根据巷道综采面模型尺寸，按实验要求用相似材料由深至浅铺设煤层或岩层)，压实，并在煤层或岩层的层与层间撒少量云母粉；d.铺设模型巷道时，预埋设计巷道模型尺寸相同的块体石蜡，根据加热棒热能辐射范围和块体石蜡受热熔化情况，在块体石蜡上开设加热孔和导流孔；e.在模型巷道上放置盖板，并在盖板对应块体石蜡处开设与加热孔和导流孔相同的孔，将加热棒和带加热层导流管顺序嵌入加热孔和导流孔内，并对其进行编号；f.按照实验方案设计的截割顺序及路径，根据加热棒的编号选择性控制加热，熔化的块体石蜡沿就近的带加热层导流管流出，实现不同截割顺序、不同截割路径条件下的巷道模拟开挖。所述按照实验方案设计的截割顺序及路径预先加热带加热层导流管，防止块体石蜡(6)流出时在管内凝固。所述的相似材料由煤或模拟岩层的碎砂石和沙子混合而成。有益效果：由于采用了上述技术方案，本专利技术通过预埋与设计巷道等尺寸的块体石蜡块体，根据加热棒热能辐射范围和块体石蜡受热熔化情况，在块体石蜡块体上开加热孔和导流孔；在实验架盖板对应巷道处开与块体石蜡相同的加热孔和导流孔，将加热棒和带加热层导流管顺序嵌入孔内并编号；实验过程中，根据加热棒编号选择性控制加热，使熔化块体石蜡沿就近的带加热层导流管流出，实现不同截割顺序、不同截割路径条件下巷道模拟开挖。与传统实验方法相比，具有如下优点：(1)实现了相似实验中巷道综掘工艺模拟，可按设计截割顺序及路径进行巷道开挖，符合生产实践；(2)为研究与优化巷道快速掘进工艺提供了一种新思路、新方法；(3)操作简单，易实施。附图说明图1为本专利技术的一种模拟巷道综掘工艺的实验方法布置示意图。图2为本专利技术的模拟巷道盖板结构示意图。图中，1-实验架；2-底板；3-煤层或岩层；4-顶板；5-巷道；6-块体石蜡；7-盖板；8-加热孔；9-导流孔；10-加热棒；11-带加热层导流管。具体实施方式下面结合附图中的实施例对本专利技术作进一步的描述：本专利技术的模拟巷道综掘工艺的实验方法，具体实施步骤如下：a.以相似三定律为理论基础，计算巷道综采面模型应力相似比，进而计算得出模型中各煤岩层的单轴抗压强度和单轴抗拉强度，借助相似材料配比表确定巷道综采面模型各煤岩层所用的相似材料及其配比；b.根据几何相似比确定巷道5的模型尺寸：长×宽×高，选择与巷道5尺寸相符的实验架(1)；c.根据巷道综采面模型尺寸，按实验要求用相似材料由深至浅铺设煤层或岩层3，压实，并在煤层或岩层3的层与层间撒少量云母粉；所述的相似材料由煤或模拟岩层的碎砂石和沙子混合而成。d.铺设模型巷道5时，预埋设计巷道模型尺寸相同的块体石蜡6，根据加热棒10热能辐射范围和块体石蜡6受热熔化情况，在块体石蜡6上开设加热孔8和导流孔9；e.在模型巷道5上放置盖板7，并在盖板7对应块体石蜡6处开设与加热孔8和导流孔9相同的孔，将加热棒10和带加热层导流管11顺序嵌入加热孔8和导流孔9内，并对其进行编号；f.按照实验方案设计的截割顺序及路径预先加热带加热层导流管11，防止块体石蜡6流出时在管内凝固，根据加热棒10的编号选择性控制加热，熔化的块体石蜡6沿就近的带加热层导流管11流出，实现不同截割顺序、不同截割路径条件下的巷道模拟开挖。g.根据不同实验的需求，进行相应的后续实验。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟巷道综掘工艺的实验方法，其特征在于包括如下步骤：a.以相似三定律为理论基础，计算巷道综采面模型应力相似比，确定巷道综采面模型各煤岩层所用的相似材料及其配比；b.根据几何相似比确定巷道(5)的模型尺寸：长×宽×高，选择与巷道(5)尺寸相符的实验架(1)；c.根据巷道综采面模型尺寸，按实验要求用相似材料由深至浅铺设煤层或岩层(3)，压实，并在煤层或岩层(3)的层与层间撒少量云母粉；d.铺设模型巷道(5)时，预埋设计巷道模型尺寸相同的块体石蜡(6)，根据加热棒(10)热能辐射范围和块体石蜡(6)受热熔化情况，在块体石蜡(6)上开设加热孔(8)和导流孔(9)；e.在模型巷道(5)上放置盖板(7)，并在盖板(7)对应块体石蜡(6)处开设与加热孔(8)和导流孔(9)相同的孔，将加热棒(10)和带加热层导流管(11)顺序嵌入加热孔(8)和导流孔(9)内，并对其进行编号；f.按照实验方案设计的截割顺序及路径，根据加热棒(10)的编号选择性控制加热，熔化的块体石蜡(6)沿就近的带加热层导流管(11)流出，实现不同截割顺序、不同截割路径条件下的巷道模拟开挖。

【技术特征摘要】
1.一种模拟巷道综掘工艺的实验方法，其特征在于包括如下步骤：a.以相似三定律为理论基础，计算巷道综采面模型应力相似比，确定巷道综采面模型各煤岩层所用的相似材料及其配比；b.根据几何相似比确定巷道(5)的模型尺寸：长×宽×高，选择与巷道(5)尺寸相符的实验架(1)；c.根据巷道综采面模型尺寸，按实验要求用相似材料由深至浅铺设煤层或岩层(3)，压实，并在煤层或岩层(3)的层与层间撒少量云母粉；d.铺设模型巷道(5)时，预埋设计巷道模型尺寸相同的块体石蜡(6)，根据加热棒(10)热能辐射范围和块体石蜡(6)受热熔化情况，在块体石蜡(6)上开设加热孔(8)和导流孔(9)；e.在模型巷道(5)上放置盖板(7)，并在盖板(7)对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：季明，郭红军，陈凯，张益东，程亮，张明磊，张宗良，郭文豪，赵永平，张弦，郑讴阳，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32