煤矿多功能模型试验开采装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了煤矿多功能模型试验开采装置与方法，其技术方案为：包括组合切削组件、集煤保护组件、强力出煤组件和动力组件。组合切削组件包括若干拼接在一起的切削单元和可拆卸的切缝组件，对工作面进行旋转切削和巷道顶板切缝；集煤保护组件包括若干拼接在一起的集煤保护单元，集煤保护单元内设有集煤器；强力出煤组件包括大功率吸煤装置，大功率吸煤装置通过软管连接导向管的一端，导向管的另一端与集煤器相连；动力组件包括动力源、与动力源相连的伸缩定位杆，伸缩定位杆的端部与导向管连接。本发明专利技术可实现工作面的自动开采与巷道顶板的超前切缝，能够真实还原工作面周围应力和采掘过程，为煤矿开采模型试验研究提供保障。

【技术实现步骤摘要】
煤矿多功能模型试验开采装置与方法
本专利技术涉及煤矿模型试验领域，尤其涉及煤矿多功能模型试验开采装置与方法。
技术介绍
煤矿井工开采以长壁开采技术为主，根据开采工艺的不同，可分为“121”工法、“110”工法和“N00”工法。其主要区别在于，“121”工法开采1个工作面，需掘出2条回采巷道，留设一个煤柱。而“110”工法和“N00”工法是提前对巷道顶板进行切缝，利用矿压自动形成巷道，只需掘1条巷道（“110”工法）或不掘巷道（“N00”工法）。对于以上开采技术的研究目前以理论分析、数值模拟、现场试验的方法为主，已取得了一定的研究成果，但理论分析模型过于简化，数值模拟本构参数选取困难，现场监测投入大、周期长、受无关因素干扰大，而模型试验通过将研究区域按照一定比例缩尺后制成模型体，在还原开采过程中实施全面监测，是一种行之有效的研究方法。当前，在开展煤矿开采试验模拟时，多采用人工开挖或预埋件置换的方式，而这两种方式都存在着一些问题。人工开挖的方式仅适用于平面模型试验，而工作面开采是一个三维问题，采用平面模型极大的影响了结果的真实性，同时人工开挖难以模拟三维模型切缝施工。预埋件置换的方式无法还原工作面真实应力场，而且难以对超前工作面内应力信息进行监测，降低了试验的可信度，制约了煤矿开采模型试验研究。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供煤矿多功能模型试验开采装置与方法，实现工作面的自动开采，还原实际的开采过程，能够保证工作面周围应力场的真实性，实现工作面开采过程的自动化和智能化。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：第一方面，本专利技术的实施例提供了煤矿多功能模型试验开采装置，包括：组合切削组件，包括若干拼接在一起的切削单元，切削单元能够对工作面进行旋转切削；集煤保护组件，包括若干拼接在一起的集煤保护单元，集煤保护单元内设有集煤器；强力出煤组件，包括吸煤装置，所述吸煤装置通过软管连接导向管的一端，导向管的另一端与集煤器相连；动力组件，包括动力源、与动力源相连的伸缩定位杆，伸缩定位杆的端部与导向管固定；动力源通过伸缩定位杆提供动力。作为进一步的实现方式，所述切削单元包括切削滚筒、轮毂电机，所述轮毂电机与切削滚筒相连以驱动切削滚筒旋转；切削滚筒外侧可拆卸连接若干齿牙。作为进一步的实现方式，所述切削滚筒表面开设有螺纹槽，齿牙通过螺纹槽安装于切削滚筒外侧；所述齿牙沿切削滚筒圆周方向均匀分布，并沿切削滚筒轴向均匀分布多圈。作为进一步的实现方式，所述轮毂电机位于切削滚筒内部，轮毂电机的电机轴上安装轴承；所述集煤保护组件侧面安装定位板，定位板开设有多个定位槽；所述轴承通过定位槽固定。作为进一步的实现方式，还包括切顶组件，所述切顶组件安装于集煤保护组件侧面，用于进行巷道顶板切缝模拟。作为进一步的实现方式，所述切顶组件包括刀盘、刀盘电机，刀盘电机安装于刀盘中心位置；所述述刀盘通过固定杆与连杆的一端相连，连杆的另一端与集煤保护组件可拆卸连接。作为进一步的实现方式，所述集煤保护组件两侧对称设置两个导向管，集煤器的两端分别与一个导向管相连。作为进一步的实现方式，所述集煤保护单元包括上盖板、底座，上盖板通过锁紧轴连接于底座上方。作为进一步的实现方式，所述导向管由多段空心钢管拼接而成，伸缩定位杆的端部通过卡环与导向管固定连接。第二方面，本专利技术实施例还提供了煤矿开采多功能模型试验开采方法，其采用所述的开采装置，包括：设计开采装置尺寸；进行模型体填料和加载，加载完成后，开挖形成工作面两侧开采巷道；将开采装置布置在设计位置，组装开采装置；启动轮毂电机，进行工作面开采模拟；启动刀盘电机，进行切缝模拟。上述本专利技术的实施例的有益效果如下：（1）本专利技术的一个或多个实施方式具有组合切削组件、集煤保护组件、强力出煤组件和动力组件，能够真实的还原采煤工作面开采过程，动力组件能够推动开采装置定向移动，且不影响滞后工作面的垮落。（2）本专利技术的一个或多个实施方式能够通过对已成型模型体进行开挖，从而还原工作面顶板、底板更加真实的应力场，进而避免传统预埋的方式对煤层周围应力场的影响。（3）本专利技术的一个或多个实施方式的切削滚筒在轮毂电机驱动下实现对工作面的滚动切削，装置在动力源作用下定向移动，实现工作面的自动化开采，提高开采效率，减小试验误差。（4）本专利技术的一个或多个实施方式的设置切顶组件，能够进行巷道顶板的切缝模拟。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术根据一个或多个实施方式的结构示意图；图2是本专利技术根据一个或多个实施方式的剖面图；图3是本专利技术根据一个或多个实施方式的工作状态示意图；图4是本专利技术根据一个或多个实施方式的切顶组件结构示意图；图5是本专利技术根据一个或多个实施方式的安装切顶组件后工作状态示意图；其中，1、组合切削组件，1-1、切削滚筒，1-2、轮毂电机，1-3、轴承，1-4、齿牙，1-5、螺纹槽；2、集煤保护组件，2-1、上盖板，2-2、锁紧轴，2-3、集煤器，2-4、定位板；3、强力出煤组件，3-1、导向管，3-2、软管，3-3、吸煤装置；4、动力组件，4-1、动力源，4-2、伸缩定位杆，4-3、卡环；5、模型试验架，6、切顶组件，6-1、刀盘，6-2、刀盘电机，6-3、连杆，6-4、固定杆。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术的具体含义。实施例一：本实施例提供了煤矿多功能模型试验开采装置，如图1和图5所示，包括组合切削组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.煤矿多功能模型试验开采装置，其特征在于，包括：/n组合切削组件，包括若干拼接在一起的切削单元，切削单元能够对工作面进行旋转切削；/n集煤保护组件，包括若干拼接在一起的集煤保护单元，集煤保护单元内设有集煤器；/n强力出煤组件，包括吸煤装置，其通过软管连接导向管的一端，导向管的另一端与集煤器相连；/n动力组件，包括动力源、与动力源相连的伸缩定位杆，伸缩定位杆的端部与导向管连接；动力源通过伸缩定位杆提供动力。/n

【技术特征摘要】
1.煤矿多功能模型试验开采装置，其特征在于，包括：
组合切削组件，包括若干拼接在一起的切削单元，切削单元能够对工作面进行旋转切削；
集煤保护组件，包括若干拼接在一起的集煤保护单元，集煤保护单元内设有集煤器；
强力出煤组件，包括吸煤装置，其通过软管连接导向管的一端，导向管的另一端与集煤器相连；
动力组件，包括动力源、与动力源相连的伸缩定位杆，伸缩定位杆的端部与导向管连接；动力源通过伸缩定位杆提供动力。


2.根据权利要求1所述的煤矿多功能模型试验开采装置，其特征在于，所述切削单元包括切削滚筒、轮毂电机，所述轮毂电机与切削滚筒相连以驱动切削滚筒旋转；切削滚筒外侧可拆卸连接若干齿牙。


3.根据权利要求2所述的煤矿多功能模型试验开采装置，其特征在于，所述切削滚筒表面开设有螺纹槽，齿牙通过螺纹槽安装于切削滚筒外侧；所述齿牙沿切削滚筒交错布置。


4.根据权利要求2所述的煤矿多功能模型试验开采装置，其特征在于，所述轮毂电机位于切削滚筒内部，轮毂电机的电机轴上安装轴承；所述集煤保护组件两端安装定位板，定位板开设有多个定位槽；所述轴承通过定位槽固定。


5.根据权利要求1所述的煤矿多功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，马玉琨，黄玉兵，江贝，王亚军，马凤林，蒋振华，高红科，
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