[发明专利]一种综放开采顶煤运移规律相似模拟试验平台及方法

权利要求书

1.一种综放开采顶煤运移规律相似模拟试验平台及方法，其特征在于，包括模拟试验箱体、底煤回采模拟机构、顶煤放出模拟窗口、煤层底板模拟装置、煤岩层模拟颗粒和颗粒位移实时监测系统；所述模拟试验箱体为四周的有机玻璃板（1）及下方的支撑底座（5）；所述煤层底板模拟装置（2）为第一可移动不锈钢支座；所述底煤回采模拟机构（3）为第二可移动不锈钢支座；第一可移动不锈钢支座和第二可移动不锈钢支座均为不锈钢板及下方的支撑底座，第二可移动不锈钢支座设置在模拟试验箱体的左下方，第一可移动不锈钢支座设置在模拟试验箱体的右下方，第二可移动不锈钢支座设置在第一可移动不锈钢支座的上方，所述顶煤放出模拟窗口（4）为上连接板和下滑动板，上连接板下方沿长边平行设置有固定杆，固定杆通过连接杆与上连接板底部连接，下滑动板通过固定杆卡设在固定杆与上连接板之间，上连接板外侧端连接底煤回采模拟机构（3）不锈钢板的内侧端，下滑动板外侧端搭设在煤层底板模拟装置（2）不锈钢板的内侧端，所述颗粒位移实时监测系统为架设在模拟试验箱体前方的运动相机（6）；所述煤层底板模拟装置（2）的不锈钢板与所述顶煤放出模拟窗口（4）之间设置有夹角，角度为45-60°。

2.根据权利要求1所述的一种综放开采顶煤运移规律相似模拟试验平台及方法，其特征在于，所述的煤岩层模拟颗粒尺寸的选择与现场煤岩层块度分布规律符合几何相似条件。

3.根据权利要求1所述的一种综放开采顶煤运移规律相似模拟试验平台及方法，其特征在于，所述颗粒位移实时监测系统为架设在模拟试验箱体旁的运动相机，可以完整记录放煤前、后及整个放煤过程中的顶煤运移参数。

4.一种综放开采顶煤运移规律相似模拟试验平台及方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.定制试验箱体：根据工作面生产及地质资料，按几何相似比计算所需箱体的长、宽、高等，设计并定制模拟试验箱体及仿开采运移装置等；

b.准备相似模拟材料：根据现场顶煤块度分布测试结果，按照几何相似比设计顶煤模拟颗粒的级配关系，计算出放煤过程留设的煤柱宽度，确定放煤边界，并选取不同颜色的散体材料分别模拟顶煤和顶板以便监测记录；

c.铺设散体材料：调节好底煤回采模拟机构、煤层底板模拟装置与顶煤放出模拟窗口的位置，将确定好级配关系的散体材料按照顶煤-顶板的顺序从下往上均匀铺在模拟试验箱体内，其中，根据采放比确定顶煤散体材料及顶板散体材料铺设的厚度：

d.放煤：按照试验方案，将下滑动板向上沿上连接板推起，形成放煤窗口，当有模拟顶板的散体颗粒从该窗口被放出时，将下滑动板向下沿上连接板放下，关闭放煤窗口，完成一次放煤动作；

e.移架：根据几何相似比及放煤步距计算推移距离，先移动煤层底板模拟装置，再移动底煤回采模拟机构，以此模拟工作面液压支架的移架；

f.重复放煤：重复步骤d、e，直至完成所有的放煤工作；

g.计算顶煤回收率：称重并计算顶煤回收率；

h.试验结果及处理：处理运动相机所记录的资料内容，分析试验结果。