【技术实现步骤摘要】
一种残煤复采三维相似模拟实验装置及方法
[0001]本专利技术涉及一种残煤复采三维相似模拟实验装置及方法,具体涉及小煤窑旧采空区残留煤炭资源复采的实验装置及方法。
技术介绍
[0002]在采矿工程中,以前小煤窑的不规范开采造成煤炭资源的大量浪费,随着煤炭资源的整合,残煤浪费现象严重,残煤复采亦越发受到关注,针对残煤复采研究的方法多种多样。相似模拟是其中的重要方法之一,我们可以借助相似模型,利用在模型上研究的结果,推断出原型中可能发生的现象,从而解决工程生产中的实际问题。
[0003]相似模型反映实际情况的准确程度很大程度上取决于模型实现的相似程度。当前,较多的实验采用二维模型进行模拟,其结果与三维实际问题存在很大差异,而三维模型又由于模型体积大,在煤层的开采和巷道开挖过程中不易操作,也不易观察开采所带来的矿压显现等情况,实施困难。同时,残煤复采较传统相似模拟增加了小煤窑开采环节,现实情况更加复杂,所以研发一种适用于残煤复采的三维相似模拟实验装置和方法变得至关重要。
[0004]因此,本专利技术提供了一种附带多功能智能机车的残煤复采三维相似模拟实验装置和方法,有助于实验操作和实验现象的观察,操作简单且更加接近实际情况,实验结果更有参考价值。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在提供一种结构简单、操作方便、相似模拟可靠性强、数据准确、模拟效果好的残煤复采三维相似模拟实验装置及方法。
[0006]本专利技术的残煤复采三维相似模拟实验装置,包括箱体、岩层模拟系统、开采充填系统和监测 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种残煤复采三维相似模拟实验装置,其特征在于:包括箱体、模拟岩层、开采支护装置和监测监控装置;所述箱体由角钢(1)、螺栓(2)、底板(3)、顶板(4)、护板(5)、滑动槽(6)组成,底板(3)与顶板(4)通过角钢(1)、螺栓(2)连接成一个整体,组成箱体的框架,横向设置的护板(5)与滑动槽(6)通过螺栓(2)连接在角钢(1)上,构成箱体的四壁;所述模拟岩层包括底板岩层(7)、煤层(8)、上覆岩层(9)、方形片状加压水袋(10),底板岩层(7)、煤层(8)和上覆岩层(9)按照相似模拟的地质原型由下到上分层铺设于箱体内,方形片状加压水带安装在上覆岩层(9)与顶板(4)之间;所述开采支护装置由多功能智能机车和辅助操作平台组成,多功能智能机车在模型内部所模拟的小煤窑巷道内工作,辅助操作平台设置在箱体外部5~10m范围内,利用无线传输技术实现对多功能智能机车的控制;所述监测监控系统由小型无线压力传感器(13)和计算机组成,小型无线压力传感器(13)安设在模型内部,计算机设置在箱体外部5~10m范围内,通过无线传输技术来采集小型无线压力传感器(13)监测到的数据;所述的模拟岩层、开采支护装置中的多功能智能机车和监测监控系统中的小型无线压力传感器(13)均安装在箱体内部,开采支护装置中的辅助操作平台和监测监控系统中的计算机设置在箱体外部5~10m范围内。2.根据权利要求1所述的一种残煤复采三维相似模拟实验装置,其特征在于:所述箱体四周的长方形护板(5)均为槽型钢板,煤层(8)外围用带可滑动玻璃板的槽型钢板(6)代替护板(5),各护板(5)与角钢(1)通过螺栓(2)固定;所述底板(3)为钢材料,其四个角上有螺纹孔,并与角钢(1)通过螺栓(2)固定连接。3.根据权利要求1所述的一种残煤复采三维相似模拟实验装置,其特征在于:所述模拟岩层中的底板岩层(7)、煤层(8)、上覆岩层(9)由砂子、石膏、石灰配料按不同的相似比配成,所述煤层(8)中的小煤窑开采巷道位置处采用橡胶块体代替,所述的方形片状加压水袋(10)的对角两端连接有进水软管(14)和出水软管(30),两条软管的另一端连接到同一台水泵(31)上,进水软管(14)上安装有水压表(32)和止水阀门(33),出水软管(30)上安装有止水阀门(33)。4.根据权利要求1所述的一种残煤复采三维相似模拟实验装置,其特征在于:所述的开采支护装置包括多功能智能机车,多功能智能机车包括车体(15)、底座(16)、旋转台(17)、底卸式翻斗(11)、支杆转轴(18)、行走机构(19)、支杆(20)、伸缩杆转轴(21)、液压伸缩杆(22)、微转轴(29)、夹持机构(23)、感应装置(24)、电源装置(25)、动力装置(26)、通孔(27)、监测装置(28)组成;所述的多功能智能机车的车体(15)为长方体结构,由具有抗压能力的硬质板制成,其外部固定能运煤的底卸式翻斗(30)和支杆转轴(18);支杆转轴(18)与伸缩杆转轴(21)均由伺服电机(12)控制转动和自锁,并由支杆(20)连接传动;液压伸缩杆(22)两端分别与伸缩杆转轴(21)和微转轴(29)连接,微转轴(...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵国贞,王帅,杨曜驰,张佳启,刘超,
申请(专利权)人:太原理工大学,
类型:发明
国别省市:
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