[发明专利]一种应用于矿用二维相似实验台的煤层采出装置

说明书

本发明公开了一种应用于矿用二维相似实验台的煤层采出装置，包括对称设置的支托架，在两个支托架之间安装多组放煤翻转装置；所述支托架，包括相连的水平板和竖直板，在竖直板两端设有与二维相似材料实验台相连的安装孔，在安装孔之间均匀开有多个放煤固定孔；所述放煤翻转装置，包括旋转轴和放煤钢板，所述放煤钢板焊接在旋转轴上，所述旋转轴两端分别穿过对应支托架上的放煤固定孔。本申请可以控制放煤口的大小，且放煤后可以立即迅速关闭，因而可以有效防止顶部岩石模型碎屑的侧向漏出，保证了实验效果。

技术领域

本发明属于采矿工程及岩土工程领域中的相似材料模拟实验，尤其涉及一种矿用相似材料二维模拟实验系统。具体说是一种在模拟开采过程中，既能将底部煤炭模拟层采出，又可以保证顶部模拟岩层不造成非正常破坏的采出装置。

背景技术

相似模拟实验是解决地下工程问题科学而有效的研究手段之一。由于经济技术的不断发展,岩土工程所提出的问题日益复杂和繁琐。用数学方法很难得到精确的解析解,只能作一些假设与简化再求解,因而带来一些误差。于是人们不得不通过实验的方法来探求那些靠数学方法无法研究的复杂现象的规律性。但是直接的实验方法有很大的局限性,其实验的结果只能推广到与实验条件完全相同的实际问题中去,这种实验方法常常只能得出个别量的表面规律性关系,难以抓住现象的内在本质。“相似模拟”正是为解决这些问题而产生的,它不直接研究自然现象或过程的本身,而是研究与这些自然现象或过程相似的模型,它是理论与实际密切相结合的科学研究方法,是解决一些比较复杂的生产工程问题一种有效方法。相似材料模拟实验可以综合考虑地下工程的结构以及岩体力学状态,通过不同材料的合理比例匹配,按照矿山实际地质赋存条件和研究对象测试需要,科学地搭建出等地质条件的相应缩小比例模型,然后根据研究步骤有序开挖或采煤,观测上覆煤岩层移动、变形和破坏等状况,结合现有的理论基础,进而推衍现场问题发生机理,从而为矿山安全高效开采以及岩土类工程顺利实施提供重要支撑判据。

原来在进行实验时，底部煤层按照开采的程序时间需要人工间隔掏出，底部煤层掏出后顶部模拟岩层慢慢垮落，在顶部模拟岩层垮落过程中，有由于缺少侧向束缚，随开采范围的扩大，垮落的岩层碎屑会掉落到模拟实验台以外,但实验要求掉落的碎屑应该做为垫层存在于实验台内，从而影响整个实验的效果和准确性。

发明内容

针对二维模拟实验在放煤过程中存在的上述缺陷，本申请提供了一种应用于矿用二维相似实验台的煤层采出装置，可以有效防止顶部岩石模型碎屑的侧向漏出，保证了实验效果。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种应用于矿用二维相似实验台的煤层采出装置，包括对称设置的支托架，在两个支托架之间安装多组放煤翻转装置；所述支托架，包括相连的水平板和竖直板，在竖直板两端设有与二维相似材料实验台相连的安装孔，在安装孔之间均匀开有多个放煤固定孔；所述放煤翻转装置，包括旋转轴和放煤钢板，所述放煤钢板焊接在旋转轴上，所述旋转轴两端分别穿过对应支托架上的放煤固定孔。

进一步的，旋转轴的两个端部均设为方形结构，该方形结构位于支托架中竖直板的外侧。

进一步的，所述锁紧装置为具有一定厚度的钢板，闭锁时位于支托架的水平板底部与方形结构顶部之间。

进一步的，未处于放煤状态时，放煤钢板与支托架的水平板顶面平齐。

上述煤层采出装置的具体实现步骤如下：

S1：将二维相似材料实验台最底部前后两侧的固定孔连接有支托架，在两个支托架之间安装多组放煤翻转装置，然后闭锁锁紧装置；

S2：将用于固定实验相似材料的槽钢分别安装在二维相似材料实验台前后两侧，所述槽钢分别位于对应的支托架上面，在放煤翻转装置上垒实验相似材料；

S3：等待实验相似材料凝固后拆除前侧槽钢，在二维相似材料实验台一端开挖一定宽度的煤层，然后用透明有机玻璃封闭实验相似材料前侧；