[发明专利]可调节角度的大倾角地层立体模拟实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可调节角度的立体模拟实验装置，具体涉及一种可调节角度的大倾角地层六面可视立体模拟实验装置。

背景技术

我国煤层倾角大于35°的大倾角煤层储量约占全国煤炭总储量的15％～20％，其中倾角45°-75°的煤层储量约占60％。物理相似模拟是采矿研究常用的有效手段，较为成熟的是平面模拟实验技术。缓倾斜和近水平煤层开采的顶板控制可简化为平面问题，可以采用平面模拟装置进行研究。而大倾角煤层开采后的顶板垮落涉及沿走向和沿倾向两个方向的运动，属于三维问题，必须采用立体模拟装置进行研究。

现有的大型立体模拟实验装置，采用传统的河沙作为模拟材料，模型尺寸大，实验周期长；四周采用钢板，不可透视，不可移动；不可调角度，不能模拟大倾角煤层。此外，也有一些中型的半立体模拟装置，也不可调角度，不可移动，不能四周透视，不方便实验开展。可透视模拟装置为了防止透视板反光，对自然光线的角度要求较高，方便移动对实验现象的拍摄十分重要。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种可调节角度的大倾角地层立体模拟实验装置，能够在六面可视的条件下适应不同倾斜角度地层的实验要求，且具有结构简单可靠、小型化高精度、可移动方便观察和采光、可移动性、便于使用等优点。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

可调节角度的大倾角地层立体模拟实验装置，包括底座，所述底座连接有活动防倾倒撑板，所述底座上设置有支撑架，所述支撑架包括安装在底座上的侧压板和与侧压板间隔设置的后压板，所述支撑架上设置有料仓，所述料仓外包裹有料仓架，所述料仓上设置有可调节仓盖，所述料仓侧面设置有第一透明板、第二透明板，所述料仓底部设置有开挖钢条和支护钢条，所述支撑架上设置有带动料仓转动的升降器，所述升降器包括第一升降器主撑杆、第二升降器主撑杆、升降器连杆、升降器螺杆、升降器加强筋和驱动器，所述驱动器与所述升降器螺杆相连，所述升降器螺杆与所述第一升降器主撑杆、第二升降器主撑杆相连，所述第一升降器主撑杆、第二升降器主撑杆与升降器连杆相连，所述升降器连杆与料仓一侧相连，所述活动防倾倒撑板通过轴承连接有后压板，所述活动防倾倒撑板下设置有稳定撑板，所述料仓的底部设置有升降器连杆，所述升降器连杆通过轴承一侧与料仓底部相连，所述升降器连杆另一侧与所述升降器相连，所述料仓底部设置有弹簧，弹簧的一端安装在料仓的底角上，弹簧的另一端与底座连接，当料仓在升降器的带动下转动时，弹簧对料仓具有牵拉作用，防止密封料仓转动过快，造成密封料仓内部的实验材料发生相对运动而被破坏。

优选的，所述的开挖钢条由厚度为0.4cm的钢板制成，所述开挖钢条为凸型结构，所述开挖钢条两侧设有伸出部分，所述伸出部分的长度为2cm，两侧伸出部分上均设有直径为3mm的螺孔，所述开挖钢条通过螺孔和螺母与料仓底部相连。

优选的，所述的支架钢条的基座由厚度为0.4cm钢板制成，所述支架钢条上布置有33个1.5cm宽的模拟支架，所述模拟支架上设有应力环，可实时监测支架的受力状况，所述模拟支架底座设有φ5mm的孔，方便应力环导线引出测定支架载荷，所述支架钢条通过螺母与料仓底部固定连接，并始终通过替换开挖工作面下部的开挖钢条而布置于不断推进的开挖工作面下方。

优选的，所述的底座一侧安装有一角度盘。

优选的，所述的底座的底部安装有移动轮。

优选的，所述的驱动器为手动摇把。

优选的，所述的可调节仓盖为有机玻璃板。

优选的，所述的第一透明板和第二透明板均为有机玻璃板。

优选的，所述的活动防倾倒撑板可折叠，所述稳定撑板的高度可通过调节阀自行调节。

本发明具有以下有益效果：

本发明是在六面可视的环境下进行实验的，可更加全面的观察覆岩的三维破坏及垮落运动规律，提高了实验的准确性；通过升降器自身的升降功能，使得立体实验装置可调节不同角度，模拟0°-75°的倾角的煤层，扩大了装置的适用范围；料仓底部开挖钢条及支架钢条的设置，使得模拟开挖方便，也便于从底板开挖条观察工作面采空区的覆岩垮落状态，弥补了以往装置的不足。模拟支架可得到支架的受力情况，实时监测工作面顶板压力变化，可为实际工作面开采的支架选型和顶板控制提供可靠的依据。此外，此装置可采用石英砂等精细相似材料作为骨料，可实现小尺度、高精度、小工作量，缩短了实验周期，降低了实验成本。

附图说明

图1为本发明实施例可调节角度的大倾角地层立体模拟实验装置的主视结构示意图。