[发明专利]一种模拟采矿岩层运动的实验平台及实验方法

说明书

本发明公开了一种模拟采矿岩层运动的实验平台，包括实验屋、实验箱和温控机构，实验箱设置于实验屋内，实验箱的一侧面可拆卸设置于实验箱上，温控机构分别设置于实验屋和实验箱上。温控机构包加热丝、暖风机、制冷系统、温度感应器和温控器，实验屋内设置有暖风机，实验箱内设置有加热丝，制冷系统分别设置于实验箱和实验屋上，实验箱和实验屋内分别设置一温度感应器，温度感应器、加热丝、暖风机和制冷系统均与温控器电连接。本发明的模拟采矿岩层运动的实验平台，可以模拟西部高寒地区和深埋高温地区环境下的采矿岩层运动，对复杂困难条件下的煤炭开采，提供非常温条件下的实验室研究平台。

技术领域

本发明涉及实验设备的技术领域，特别是涉及一种模拟采矿岩层运动的实验平台及实验方法。

背景技术

在煤矿资源开采中，西部高寒地区由于温度低，煤岩的力学特性等都与常温下有显著的区别，传统的矿山压力规律及岩层控制方法不再适用，造成了西部高寒地区能源事业进展缓慢。同时随着浅部煤炭资源的消耗殆尽，煤炭开采逐渐向深部进军，且以每年8-12m的速度延伸，深度每下降100m，温度上升3℃，深部矿井的高地热使得煤岩的力学特性、破坏规律发生了明显的变化，导致深部矿井煤炭开采的困难。

高温或低温都会导致煤岩力学特性、破坏规律的变化，同时目前又缺少能够模拟在高温及低温环境下的采矿岩层运动实验平台，现有的模拟采矿岩层运动的实验平台，只能模拟一般情况(及常温下)的采矿岩层运动，对于西部高寒地区的低温及深埋矿井的高温都无法有效的模拟，导致低温及高温下的采矿岩层运动规律不清楚，影响了煤矿在高寒地区及深埋地区的安全高效生产。因此，亟需设计出一种模拟高寒地区及深埋高地温地区采矿岩层运动的实验平台。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟采矿岩层运动的实验平台及实验方法，以解决上述现有技术存在的问题，为模拟西部高寒或深埋高温地区的采矿岩层运动提供了实验室研究平台。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种模拟采矿岩层运动的实验平台，包括实验屋、实验箱和温控机构，所述实验箱设置于所述实验屋内，所述实验箱的一侧面可拆卸设置于所述实验箱上，所述温控机构分别设置于所述实验屋和所述实验箱上。

优选的，所述温控机构包加热丝、暖风机、制冷系统、温度感应器和温控器，所述实验屋内设置有所述暖风机，所述实验箱内设置有所述加热丝，所述制冷系统分别设置于所述实验箱和所述实验屋上，所述实验箱和所述实验屋内分别设置一所述温度感应器，所述温度感应器、所述加热丝、所述暖风机和所述制冷系统均与所述温控器电连接。

优选的，所述实验箱的三个侧面为导热系数大的金属材质，另一个可拆卸的侧面为亚克力板。

优选的，所述亚克力板包括六个拼接的板条，每个所述板条宽度相等且均通过螺栓与相邻的两侧面连接。

本发明还涉及一种模拟采矿岩层运动的实验方法，基于上述任意一项所述的模拟采矿岩层运动的实验平台，优选的，包括如下步骤：

步骤一，在实验箱中按照矿井条件及相似比铺设待模拟材料，并将所述实验箱的亚克力板侧面固定好，静置，待实验模拟材料风干成型；

步骤二，根据矿井实际条件，利用温控器控制所述实验箱上的温控机构，使所述实验箱内的所述待实验模拟材料的温度与矿井的实际温度保持相同；

步骤三，根据所述待实验模拟材料的工作面采高拆下对应所述亚克力板的板条，并进行矿井的模拟开挖，同时观察上覆岩层的运动情况及顶板破断规律。

优选的，所述步骤一中的静置时间至少为72h。

优选的，所述步骤二中，同时利用温控器控制所述实验屋上的温控机构，使所述实验屋与所述实验箱内的温度保持相同。