一种土木工程中模拟煤层开采的实验教具制造技术

技术编号:19217044 阅读:42 留言:0更新日期:2018-10-20 07:11
本发明专利技术公开了一种土木工程中模拟煤层开采的实验教具,包括模拟实验平台(1)、水库模拟系统(2)、智能均布加载系统、实时监测系统和智能骨料装载压实系统;所述模拟实验平台(1)包括所述水库模拟系统(2)和设置在所述水库模拟系统(2)上部和下部的若干岩层,所述水库模拟系统(2)包括坝体模拟系统(3)和设置在所述坝体模拟系统(3)内部的煤层模拟系统(4),所述煤层模拟系统(4)由从左至右依次排列的n个煤层模拟水袋构成。本发明专利技术的设计不影响相似模拟研究的前提下具有封闭性质的水库坝体,可以对地下水库的库容和导水裂隙带发育等情况做更进一步的了解。

【技术实现步骤摘要】
一种土木工程中模拟煤层开采的实验教具
本专利技术涉及矿山机械领域,特别是涉及一种土木工程中模拟煤层开采的实验教具。
技术介绍
在传统三维相似模拟实验中,往往需要考虑边界效应,即周围需要留设煤柱,人工很难开挖内部的煤层模拟材料,特别对于地下水库的三维模拟,因为需要模拟水库坝体,因此为了保证水库坝体的完整性,整个工作面开挖的模拟都应该在一个相对封闭的情况下进行;其次,目前三维相似模拟试验中煤层开挖的模拟部分多半是粗放式的,即模拟一次性一刀煤的切割甚至一次性模拟整个工作面的采掘,这样对于煤层顶板的运移特性是严重不符合的,煤层在实际开采中应该是逐步逐步开采,煤层上方的顶板会逐步变化,应力会逐步二次平衡,这与一次性将一天的煤层或者一个工作面的煤层全部采完的应力变化规律是完全不符合的,因此如何模拟在一个相对封闭的情况下内部煤层开挖高度仿真的模拟是需要我们研究的重点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对地下水库的三维相似模拟,除针对封闭情况下煤层的开挖,更是需要研究地下水库的库容和导水裂隙带发育等情况,设计不影响相似模拟研究的前提下具有封闭性质的水库坝体,因此,设计出了一套土木工程中模拟煤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土木工程中模拟煤层开采的实验教具,其特征在于:包括模拟实验平台(1)、水库模拟系统(2)、智能均布加载系统、实时监测系统和智能骨料装载压实系统;所述模拟实验平台(1)包括所述水库模拟系统(2)和设置在所述水库模拟系统(2)上部和下部的若干岩层,所述水库模拟系统(2)包括坝体模拟系统(3)和设置在所述坝体模拟系统(3)内部的煤层模拟系统(4),所述煤层模拟系统(4)由从左至右依次排列的n个煤层模拟水袋构成,每个所述煤层模拟水袋包括从前往后依次连接的多个日采煤模拟水袋(5),相邻两个所述日采煤模拟水袋(5)之间由闭塞装置(25)连接;在每个所述煤层模拟水袋的最前端的所述日采煤模拟水袋(5)...

【技术特征摘要】
1.一种土木工程中模拟煤层开采的实验教具,其特征在于:包括模拟实验平台(1)、水库模拟系统(2)、智能均布加载系统、实时监测系统和智能骨料装载压实系统;所述模拟实验平台(1)包括所述水库模拟系统(2)和设置在所述水库模拟系统(2)上部和下部的若干岩层,所述水库模拟系统(2)包括坝体模拟系统(3)和设置在所述坝体模拟系统(3)内部的煤层模拟系统(4),所述煤层模拟系统(4)由从左至右依次排列的n个煤层模拟水袋构成,每个所述煤层模拟水袋包括从前往后依次连接的多个日采煤模拟水袋(5),相邻两个所述日采煤模拟水袋(5)之间由闭塞装置(25)连接;在每个所述煤层模拟水袋的最前端的所述日采煤模拟水袋(5)上设置有与水管连接的注水出水口(26);所述日采煤模拟水袋(5)包括水袋顶板、水袋底板和水袋侧护板,所述水袋顶板和水袋底板为有机板,所述水袋侧护板为高强度塑料薄膜(6),在左右两侧的高强度塑料薄膜(6)的内侧固定有上下两个钛合金板(7),所述日采煤模拟水袋(5)的水袋顶板能够在外力作用下上下自由活动,将所述日采煤模拟水袋(5)的内部空间压缩或充满;所述坝体模拟系统(4)包括坝体底板和四个坝体侧护板,在位于前侧的坝体侧护板上设置有多个供所述水管穿过的通孔(24),所述通孔(24)与所述水管之间密封连接。2.根据权利要求1所述的土木工程中模拟煤层开采的实验教具,其特征在于:第一个所述煤层模拟水袋中所述日采煤模拟水袋(5)的水袋顶板的右侧设置有凹槽,第n个所述煤层模拟水袋中所述日采煤模拟水袋(5)的水袋顶板的左侧设置有凸起,第2~第n-1个所述煤层模拟水袋中所述日采煤模拟水袋(5)的水袋顶板的左侧设置有一个凸起,右侧设置有凹槽。3.根据权利要求2所述的土木工程中模拟煤层开采的实验教具,其特征在于:所述闭塞装置(25)为长方体结构,包括圆柱形的闭合结构(28),所述闭合结构(28)包括固定部(29)和连接在其后端的支撑部(30),在所述支撑部(30)的前端设置有锥形体(31),在所述固定部(29)的后侧设置有用于容纳所述锥形体(31)的圆锥形的空腔,所述固定部(29)和所述锥形体(31)之间通过滑杆(32)连接,在所述固定部(29)上缠绕有第一电线,在所述固定部(29)和所述锥形体(31)上缠绕有第二电线;所述闭塞装置(25)还包括线路通道(33),所述第一电线和所述第二电线的两端分别采用绝缘材料包裹后从所述线路通道(33)中穿出,与外接电源相连。4.根据权利要求3所述的土木工程中模拟煤层开采的实验教具,其特征在于:所述闭塞装置(25)的前半部分设置在前一个所述日采煤模拟水袋(5)中,后半部分设置在后一个所述日采煤模拟水袋(5)中;所述滑杆(32)数量为对称设置的两个,所述固定部(29)和所述支撑部(30)均为圆柱形,所述闭塞装置(25)长为20mm,宽和高均为5mm,所述闭合结构(28)的直径为5mm,长为20mm,所述锥形体(31)的直径为5mm,长度为10mm,所述支撑部(30)的长度为5mm,所述滑杆(32)的最大拉伸长度为3mm。5.根据权利要求4所述的土木工程中模拟煤层开采的实验教具,其特征在于:所述智能均布加载系统包括液压系统、加压板(8)和铁块(9),所述铁块(9)的数量为多个,交错铺设在位于最上方的所述岩层的顶部,在所述铁块(9)的顶部设置有四个所述加压板(8),所述液压系统包括两个分别设置在所述模拟实验平台(1)左右两侧的支柱,所述支柱包括下支柱(10)和与所述下支柱(10)的上端活动连接的上支柱(11),所述上支柱(11)的上端连接有两个水平杆(12)的一端,所述水平杆(12)的另一端分别连接有一个液压顶(13),每个所述液压顶(13)分别连接一个所述加压板(8);所述实时监测系统包括压力监测系统、光学钻孔窥视监测系统和正面影像分析系统;所述压力监测系统为水压传感器(14),设置在位于左侧的所述坝体侧护板上;所述光学钻孔窥视监测系统为光学钻孔窥视仪(27),设置在位于左侧的所述坝体侧护板上;所述正面影像分析系统包括数码相机,设置在所述模拟实验平台(1)的正前方。6.根据权利要求5所述的土木工程中模拟煤层开采的实验教具,其特征在于:所述智能骨料装载压实系统包括支撑杆(15)、V型骨料喷射装置(16)和压实滚轮(17);所述支撑杆(15)水平设置在所述模拟实验平台(1)的上部,所述V型骨料喷射装置(16)包括骨料仓、滚动棍(18)和偏心棍(19),所述骨料仓由呈V字型设置的第一挡板(20)和第二挡板(21)构成,所述第一挡板(20)的长度大于所述第二挡板(21)的长度,所述第一挡板(20)和第二挡板(21)之间通过前侧板和后侧板连接,形成用于容纳骨料的仓体,在所述骨料仓的底部设置有缺口(22),在所述前侧板和所述后侧板之间固定有所述滚动棍(18),在所述滚动棍(18)上均匀设置有多个凹槽,所述滚动棍(18)设置为分别与所述第一挡板(20)和所述第二挡板(21)内切,在所述第二挡板(21)的外侧设置有所述偏心棍(19),所述第一挡板(20)的顶端与所述支撑杆(15)活动连接。7.根据权利要求6所述的土木工程中模拟煤层开采的实验教具...

【专利技术属性】
技术研发人员:邢朕国彭苏萍种珊方杰
申请(专利权)人:中国矿业大学北京
类型:发明
国别省市:北京,11

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