[发明专利]综放开采顶煤放出三维模拟实验平台及实验方法

权利要求书

1.一种综放开采顶煤放出三维模拟实验平台，包括有机玻璃板和金属板组合的箱体，其特征在于，所述的箱体内设有可抽动底板，一可在可抽动底板上移动的综放支架，综放支架紧靠一与可抽动底板平行设置的可抽动直接顶；其中，综放支架沿可抽动直接顶的纵向平行均布，综放支架包括一主体框架，主体框架一侧设有可翻转的放煤挡板；可抽动底板与可抽动直接顶均为条形板排列形成。

2.根据权利要求1所述的一种综放开采顶煤放出三维模拟实验平台，其特征在于，所述的主体框架包括一底座，底座上固定有一支撑柱，支撑柱顶端设有一平板，平板通过一斜板与所述的框架侧边的放煤挡板铰接，放煤挡板的底部铰接有放煤控制杆，放煤控制杆的另一端可滑动的抵在支撑柱上。

3.根据权利要求1所述的一种综放开采顶煤放出三维模拟实验平台，其特征在于，所述的可抽动直接顶和可抽动底板与采煤机的截深匹配。

4.一种综放开采顶煤放出三维模拟实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

a）准备相似模拟材料：选择粒径比与现场破碎顶煤和破碎顶板符合相似条件的散体材料，做实验测试出模拟破碎顶煤的散体材料的自然安息角θ；

b）铺设散体材料：确定预先想测试的顶煤跟踪仪的空间布局，将确定好粒径比的散体材料均匀铺在实验平台箱体内，当铺设到预先设定好顶煤跟踪仪要放置的层位时，按照对应的空间位置放置模拟顶煤跟踪仪的标志点，其中，根据采放比确定顶煤散体材料铺设的厚度；

c）确定放煤边界；根据公式（1）和公式（2）计算出放煤过程留设的煤柱距离，

L0＝TANθ×H    （1）；

L3＝TANθ×H    （2）；

其中，θ为模拟破碎顶煤的散体材料的自然安息角，H为模拟破碎顶煤的散体材料的铺设厚度；

L0为平行于工作面方向的留设煤柱距离，L3为沿工作面推进方向留设煤柱距离，L0、L3距离之外为放煤的边界；

d）放煤：从留设煤柱距离L0范围外对应的第一个综放支架开始放煤，打开综合支架的放煤口，直到在放煤口看见模拟顶板岩石的散体颗粒出现时，关闭放煤口，依次完成放煤边界内的综放支架的放煤动作；

e）移架：抽出完成放煤的可抽动直接顶，将所有综放支架沿工作面移动到下一个可抽动直接顶，重复步骤d），直至综放支架移动至留设的煤柱距离L3处；

f）计算顶煤回收率：用金属片插入残煤中，隔出已放煤的边界，取出被金属板隔出的区域内模拟顶煤的实验散体物质，并称其重量得到m_s，利用公式（3）计算出顶煤回收率S；

S=msρ×L1×L2×H---(3);]]>

其中：ρ为模拟煤炭散体的密度；

L1为有效放煤区域；

L2第一次放煤时的放煤口位置到最后放煤时的放煤口位置之间的距离；

H为实验台中模拟煤层的厚度。

5.根据权利要求4所述的一种综放开采顶煤放出三维模拟实验方法，其特征在于，还包括顶煤跟踪仪空间钻孔布置指导步骤，利用顶煤跟踪仪测得的回收率与步骤f）测算获得的真实回收率S的误差，通过多次试验对比，找出误差最小的标志点的空间分布，从而指导现场顶煤测试时的空间钻孔布置。