一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验平台及方法技术

本发明专利技术公开了一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验平台及方法，涉及矿山压力与岩层控制领域

【技术实现步骤摘要】
一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验平台及方法


[0001]本专利技术设计一种倾角可调节的顶煤放出规律三维模拟实验平台及方法，用于研究不同顶煤厚度
、
倾角
、
采放比
、
放煤步距
、
放煤顺序情况下的顶煤放出规律以及放出率，属于采矿工程领域
。
技术背景
[0002]目前综放开采存在着顶煤采出率低及含矸率较高的问题，研究表明放煤工艺损失的煤量占总损失煤量的
67
％左右，是造成顶煤采出率低的主要原因
。
综放开采中，不同工艺参数选择情况下的顶煤放出规律以及放出率都会不同，因此明确顶煤运移放出规律具有重要意义
。
由于现场无法对顶煤运移规律进行精确实测，实验室相似模拟实验成为了采矿工程研究综放开采顶煤放出规律的有效手段，然而现阶段设计的物理实验平台对倾斜煤层开采试验的实验性较差，且大多仅局限于某一时刻的顶煤放出情况，无法模拟整个开采过程中顶煤的放出过程，因此亟需一中倾角可调节的
、
可模拟整个开采过程的顶煤放出规律三维模拟实验平台及方法
。
[0003]为解决现有技术存在的上述不足，提出本专利技术
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的技术问题，提供一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验平台及方法，利用此平台可测定不同工艺参数及煤层赋存条件下顶煤运移放出规律以及回收率大小，优化工艺参数，为工程现场提供合理开采技术方案
。
[0005]为解决上述技术问题，实现本专利技术的目的，本专利技术提供了一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验平台，包括不锈钢骨架和透明亚克力板组合的箱体，箱体顶部的弹簧压紧机构，内部模拟移架的可伸缩钢板
、
模拟放煤的可滑动不锈钢板及其操作杆和顶煤回收装置，实验底座以及倾角调节装置
。
[0006]所述实验底座由不锈钢材焊接成长方体状，其中底座的顶部框架右侧卡槽呈锯齿状；所述实验箱体通过左下侧的滚筒与实验底座连接，右下通过滚筒与倾角调节板连接并置于底座之上；所述试验箱体由亚克力板卡紧装置与透明亚克力板组成；所述实验箱体内部移架模拟机构由第一可伸缩板与第二可伸缩钢板组成，所述第一可伸缩钢板上标有刻度，第一
、
二可伸缩缸钢板分别处于试验箱内部左右两侧并与实验箱体左右两端的不锈钢骨架焊接，所述第一可伸缩钢板内部设有钢丝绳通过滚筒的转动带动第一可伸缩钢板向左移动以模拟移架全过程；所述顶煤放出装置位于第一
、
第二可伸缩缸版之间并与其连接，顶煤放出窗口为可上下滑动的不锈钢板，与控制杆连接进行手动上下滑动以模拟窗口开启与关闭；所述顶煤收集装置位于顶煤放出窗口下，与顶煤放出装置连接；所述箱体顶部压紧装置由固定环对压缩杆进行垂直方向的固定，通过连接杆与弹簧以及压缩杆的连接使得压缩杆具备压紧能力
。
[0007]一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验方法，包括如下步骤：
[0008]S1.
准备相似模拟材料：工程现场对顶煤放出体进行测量，随后利用公式
(1)
进行确定颗粒块度大小转化
。
[0009][0010]式中：
M—
顶煤块体质量，
g
；
ρ
—
顶煤密度，
g/cm3；
d—
等效直径，
cm。
[0011]S2.
铺设相似模拟材料：将通过粒径转化后的颗粒进行染色并通过实验箱体顶部倒入箱体内部，并按照预先实验设计铺设到相应层位，每一层中间铺设一层标志颗粒，以便高速相机捕捉标志点
。
[0012]S3.
顶部亚克力板压紧：将弹簧
、
压缩杆以及固定环等装置连接，将实验箱体顶部亚克力板压紧
。
[0013]S4.
调节倾角：将顶板压紧后的试验箱体由右侧抬高至预设角度后，放下倾角调节板，使其与最相近的卡槽接触并卡死，实现倾角固定
。
[0014]S5.
放煤：当达到放煤步距时，通过操纵杆上下移动打开放煤窗口，直至放煤窗口下出现岩石模拟颗粒时，关闭放煤口
。
放煤时间以及放煤顺序可根据实验设计自行改变
。
[0015]S6.
回收顶煤：放煤结束后，对顶煤回收装置处顶煤数量
、
质量等进行记录，计算出顶煤回收率
。
[0016]S7.
移架
:
待顶煤稳定后，通过预先设计的放煤步距将移架模拟装置移动到相应刻度位置，重复步骤
S5
，直至综放支架移动到留设煤柱距离处
。
[0017]所述实验平台可以根据自身需要定制不同尺寸实验底座，扩大了倾角调节范围
。
[0018]所述试验平台可以实现亚克力板的易拆卸
、
易更换，延长试验平台寿命
。
[0019]所述方法可以对煤层开采全过程进行三维模拟
。
[0020]本专利技术产生的有益效果是：
[0021]1.
本专利技术能够有效地模拟煤层开采全过程中，不同顶煤厚度
、
倾角
、
放煤顺序
、
放煤步距情况下顶煤运移放出规律及放出率情况，能够更接近地模拟实际状态下的煤层开采，有利于复杂开采条件下综放煤层的研究
。
[0022]2.
实验箱体框架的特殊结构使得透明亚克力板可拆卸，有效解决了放煤过程中由于刮擦导致亚克力板透明度变差的问题，延长了实验平台使用寿命，减少了试验成本
。
附图说明
[0023]当结合附图考虑时
,
能够更完整更好地理解本专利技术
。
此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解
,
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
。
[0024]图1为本专利技术一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验平台整体图
。
[0025]图2为本专利技术一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验平台移架模拟装置主视图
。
[0026]图3为本专利技术一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验平台移架模拟装置主视细节图
。
[0027]图4为本专利技术一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验平台移架模拟装置左视图
。
[0028]图5为本专利技术一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验平台顶板压紧装置图
。
[0029]图6为本专利技术一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验平台框架示意图
。
[0030]图7为本专利技术一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验箱体左侧结构图
。
[0031]图中：
1—
实验装置底座本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验平台及方法，其特征在于，包括试验底座以及试验箱体；所述实验底座
(1)
由不锈钢材焊接成长方体状，其中底座的顶部框架右侧卡槽
(102)
呈锯齿状；所述实验箱体通过左下侧的滚筒
(701)
与实验底座
(1)
连接，右下通过滚筒
(702)
与倾角调节板
(6)
连接并置于底座
(1)
之上；所述试验箱体
(2)
由亚克力板卡紧装置
(210)
与透明亚克力板
(211)
组成；所述实验箱体
(2)
内部移架模拟机构由第一可伸缩板
(201)
与第二可伸缩钢板
(202)
组成，所述第一可伸缩钢板
(201)
上标有刻度，第一
、
二可伸缩缸钢板分别处于试验箱内部左右两侧并与实验箱体左右两端的不锈钢骨架
(210)
焊接，所述第一可伸缩钢板内部设有钢丝绳
(206)
通过滚筒
(207)
的转动带动第一可伸缩钢板
(201)
向左移动以模拟移架过程；所述顶煤放出装置位于第一
、
第二可伸缩缸版之间并与其连接，顶煤放出窗口
(204)
为可上下滑动的不锈钢板，与控制杆
(203)
连接进行手动上下滑动以模拟窗口开启与关闭；所述顶煤收集装置
(205)
位于顶煤放出窗口下，与顶煤放出装置连接；所述箱体顶部压紧装置
(5)
由固定环
(504)
对压缩杆
(505)
进行垂直方向的固定，通过连接杆
(506)
与弹簧
(502)
以及压缩杆
(505)
的连接使得压缩杆
(505)
具备压紧能力
。2.
根据权利要求1所述的一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验平台及方法，其特征在于所述移架模拟机构焊接在不锈钢骨架
(210)
上，并通过钢丝绳
(206)
带动第一可伸缩钢板
(201)
进行移动，进而带动第二伸缩板
(202)
同时移动
。3.
根据权利要求1所述的一种倾角可调的顶煤放出规律三维模拟实验平台及方法，其特征在于实验箱体
(2)
通过滚筒
(207)
与倾角调节板
(6)
连接，由滚筒
(701)
实现转动功能，由倾角调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德中，徐勋，廖嘉伟，陈妃，李燕娇，刘勤志，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：