[实用新型]一种急倾斜煤层矸石充填试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种急倾斜煤层矸石充填试验装置。

背景技术

我国急倾斜煤层年产量占全国煤炭总量的8％-10％，而且比例逐年递增。由于急倾斜煤层赋存角度大、地质构造复杂、顶底板易滑动垮落，在生产中存在较多的安全隐患，而且开采工艺复杂，制约了急倾斜煤层的安全高效开采。

针对急倾斜煤层赋存条件，利用矸石在自重作用下移动对急倾斜煤层的采空区进行充填，不仅可以有效地减缓煤层顶底板运动，减小顶底板的变形，保证工作面的安全开采，而且可以减少地面排矸量，减小环境污染，对于实现煤矿安全高效绿色开采具有重要的意义。

明确采空区中矸石的运移规律及充填效果的影响因素，对于提高采空区矸石充填率，有效地控制煤层顶底板运动具有重要的意义。但由于煤层赋存条件复杂，并且采空区中充满矸石，内部无法安装监测仪器，矸石在采空区内的运移过程具有不可见、不可接触性，为理论研究和现场观测带来了很大的困难。因此，通过相似材料模拟试验来再现开采充填过程，成为研究其内在规律的一种重要手段。由于急倾斜煤层倾斜角度较大，模型堆砌困难，材料容易倒塌，试验结果的可靠性也得不到保证，而且改变试验方案需要重新建立模型进行试验，耗时费力、工作量大。因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种急倾斜煤层矸石充填试验装置，以对急倾斜煤层开采采空区矸石运移规律及充填效果影响因素进行分析研究。

为解决上述技术问题，本实用新型方案包括：

一种急倾斜煤层矸石充填试验装置，其包括箱体，其中，箱体包括左调整板、右调整板、前挡板、后挡板、下托板与上盖板，箱体为倾斜布置，下托板与水平线之间的夹角为45°-70°，下托板上方布置有顶板与底板，顶板与底板之间形成布置空间，该布置空间内布置有仿真煤层块，仿真煤层块开挖后在形成的采空区内填充有仿真矸石，该布置空间的上端设置有填充口，下端设置有开挖口；顶板与上盖板之间的箱体内填充有仿真岩层颗粒，仿真岩层颗粒的上表面布置有仿真岩层块。

所述的急倾斜煤层矸石充填试验装置，其中，上述顶板面向上盖板一侧的表面上均匀布置有多个位移传感器；开挖前位于填充口处之仿真煤层块的上端布置有一压力传感器；箱体的正面布置有高速相机，位移传感器、压力传感器、高速相机均与一数据采集器通信连接。

所述的急倾斜煤层矸石充填试验装置，其中，上述开挖口内设置有卡销，顶板与左调整板、右调整板均通过连接角板相连接。

所述的急倾斜煤层矸石充填试验装置，其中，上述箱体配置有支撑机构，该支撑机构包括四根伸缩支架，用于调整箱体的倾斜度，其中两根伸缩支架铰接在左调整板上，剩余的两根伸缩支架铰接在下托板上。

本实用新型提供的一种急倾斜煤层矸石充填试验装置，充填模型架的前挡板为有机玻璃，可对试验现象进行直观的观察，并利用高速相机对试验过程进行拍照，有利于试验现象的描述，通过调整四根伸缩支架之间的高度，可以实现不同的煤层角度，通过调整左、右两侧调整板的高度，可以实现不同的煤层厚度，通过选择不同的顶板材料和底板材料，可以实现不同的顶底板类型。还可以在急倾斜煤层矸石充填试验装置布置对应的传感器，并配置计算机等数据采集、分析系统，进而对急倾斜煤层开采采空区矸石运移规律及充填效果影响因素进行分析研究，并且可以通过调整急倾斜煤层矸石充填试验装置来调整试验过程中的各个因素，降低了试验成本。

附图说明

图1是本实用新型中急倾斜煤层矸石充填试验装置的主体机构示意图；

图2是本实用新型中箱体的剖面结构示意图；

其中，

1-左调整板；2-右调整板；3-前挡板；4-后挡板；5-下托板；6-上盖板；7-顶板；8-仿真煤层块；9-仿真矸石；10-填充口；11-开挖口；12-仿真岩层颗粒；13-仿真岩层块；14-位移传感器；15-压力传感器；16-高速相机；17-数据采集器；18-卡销；19-连接角板；20-伸缩支架；21-调节螺孔组；22-底板。

具体实施方式

本实用新型提供了一种急倾斜煤层矸石充填试验装置，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。