[发明专利]顶煤冒放性预测试验台及预测方法

说明书

本发明提出一种顶煤冒放性预测试验台，底座的相对两侧边分别固定连接第一侧板和第二侧板，第一侧板的两竖边分别固定连接第一固定柱和第二固定柱，第二侧板的两竖边分别固定连接第三固定柱和第四固定柱，固定柱的一端固定连接底座，第一固定柱和第三固定柱之间可拆卸连接条板，第二固定柱和第四固定柱之间可拆卸连接条板，加载系统设置于底座的上方。本发明还提出一种顶煤冒放性预测方法。本发明的顶煤冒放性预测试验台，操作方便、结构牢固、试验稳定可靠，接近工作面实际放顶煤开采现场，实现较精准地预测顶煤的冒放性；本发明的顶煤冒放性预测方法，接近工作面实际放顶煤开采工艺，实现较精准地预测顶煤的冒放性。

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，特别是涉及一种顶煤冒放性预测试验台及预测方法。

背景技术

放顶煤开采是我国煤矿行业中厚煤层广泛采用的采煤技术。顶煤冒放性是指特定地质条件下，放顶煤采场的顶煤在支承压力作用下冒落放出的难易程度。顶煤冒放性的好坏是放顶煤开采成败的关键所在，科学准确地评价顶煤冒放的难易程度，不仅可以判定煤层能否进行放顶煤开采，而且为放顶煤开采工艺参数设计和提高顶煤回收率所要采取的措施提供重要依据，对放顶煤开采技术的合理推广与应用也具有重大现实意义。现有技术对于顶煤冒放性的研究尚停留在现场经验观测，或者根据相关力学理论分析，少量研究采用了数值模拟软件的方式进行预测。现场经验观测通常存有较大的主观性，存在较大的失误可能；现场实际条件复杂多变，力学理论分析的方式往往不能与客观事实相符；数值模拟软件的模拟精度不足、功能存有漏洞，预测结果亦无法实现精准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种顶煤冒放性预测试验台及预测方法以实现较精准的预测顶煤的冒放性。

本发明提供一种顶煤冒放性预测试验台，包括底座、第一侧板、第二侧板、固定柱、条板以及加载系统，底座的相对两侧边分别固定连接第一侧板和第二侧板，固定柱包括第一固定柱、第二固定柱、第三固定柱和第四固定柱，第一侧板的两竖边分别固定连接第一固定柱和第二固定柱，第二侧板的两竖边分别固定连接第三固定柱和第四固定柱，固定柱的一端固定连接底座，第一固定柱和第三固定柱之间可拆卸连接条板，第二固定柱和第四固定柱之间可拆卸连接条板，加载系统设置于底座的上方。

进一步的，所述条板为多块，条板的两端分别与固定柱可拆卸连接。

进一步的，还包括多块煤层竖板，煤层竖板的两端与相邻的条板可拆卸连接。

进一步的，条板和煤层竖板由有机玻璃材料制成。

进一步的，所述加载系统包括控制器、动力装置和液压缸，控制器与动力装置信号连接，动力装置经液压管路连接液压缸，液压缸的活塞杆装配连接有加载盘。

进一步的，还包括支撑横杆和支撑竖杆，支撑竖杆与固定柱的另一端固定连接，支撑横杆与支撑竖杆固定连接，液压缸装配连接支撑横杆。

本发明还提供一种顶煤冒放性预测方法，包括以下步骤：

步骤一、制定几何相似比、应力相似比、容重相似比和时间相似比；

步骤二、按照应力相似比，选择或配制相似材料；

步骤三、按照几何相似比和应力相似比，在顶煤冒放性预测试验台内装配条板并铺设相似材料形成具有岩层和煤层的相似模型；

步骤四、按照容重相似比，加载系统进行加载并使相似模型风干成形；

步骤五、按照时间相似比，拆卸条板后模拟开通工作面切眼和推采；

步骤六、观察顶煤冒放情况，确定顶煤冒放性。

进一步的，步骤三中在煤层处装配煤层竖板。

进一步的，步骤五替换为：随着模拟开通工作面切眼和推采进度仅逐渐拆卸煤层竖板。