[发明专利]一种相似模拟实验的模拟开挖装置、实验装置及方法

权利要求书

1.一种相似模拟实验的模拟开挖装置，其特征在于，包括两个相互连接的模拟煤层部件，所述模拟煤层部件包括：

模拟巷道组件，所述模拟巷道组件的外形为长方体；

模拟煤柱组件，所述模拟煤柱组件包括多个横截面为矩形的伸缩柱，所述多个伸缩柱在所述模拟巷道组件的一个侧面上以预设间隔均匀地排列为一排且排列方向对应所述伸缩柱的宽度方向，所述伸缩柱的轴线垂直于所述侧面，所述预设间隔的大小等于所述伸缩柱的宽度；

其中，所述两个模拟煤层部件所分别对应的所述伸缩柱交叉配合以填补彼此的相邻所述伸缩柱之间的间隙。

2.根据权利要求1所述的相似模拟实验的模拟开挖装置，其特征在于，所述伸缩柱包括固定部与伸缩部，所述固定部完全容纳于所述模拟巷道组件的内部，所述伸缩部能够相对所述固定部伸缩并能够伸出至所述模拟巷道组件的外部。

3.根据权利要求1或2所述的相似模拟实验的模拟开挖装置，其特征在于，还包括：

连接套，所述连接套套设在所述两个模拟煤层部件沿所述多个伸缩柱的排列方向的端部，以保持所述两个模拟煤层部件相对固定。

4.根据权利要求1所述的相似模拟实验的模拟开挖装置，其特征在于，还包括：

模拟顶板支护部件，所述模拟顶板支护部件包括多个正方形的支护板，所述支护板的边长与所述伸缩柱的宽度相等，所述多个支护板均匀并连续地铺设在由所述两个模拟煤层部件中的所述伸缩柱构成的表面上且铺满所述表面。

5.根据权利要求4所述的相似模拟实验的模拟开挖装置，其特征在于，在所述多个伸缩柱的排列方向上，相邻支护板之间的边界线对应所述伸缩柱的轴线。

6.根据权利要求4或5所述的相似模拟实验的模拟开挖装置，其特征在于，所述支护板的边缘侧面为斜面，相邻的支护板的斜面相互紧贴。

7.根据权利要求1所述的相似模拟实验的模拟开挖装置，其特征在于，还包括监控部件，所述监控部件包括：

开采监控组件，所述开采监控组件包括多个设置于所述模拟巷道组件内部的位移传感器，每个所述位移传感器对应一个伸缩柱；

顶板监控组件，所述顶板监控组件包括多个微型摄影组件，所述微型摄影组件包括闪光灯与摄像头，所述微型摄影组件设置于对应开切眼、停采线以及工作面中部的所述伸缩柱的外侧端部。

8.根据权利要求1所述的相似模拟实验的模拟开挖装置，其特征在于，所述模拟巷道组件内部设置有蓄电池和控制模块，所述蓄电池用于为伸缩柱供电，所述控制模块用于控制所述伸缩柱的运转。

9.一种相似模拟实验的实验装置，其包括如权利要求1至8任一项所述的模拟开挖装置，其特征在于，还包括：

实验箱，所述模拟开挖装置设置在所述实验箱的内部；

模拟上覆岩层，所述模拟上覆岩层设置在所述实验箱的内部且成型于所述模拟开挖装置的上方；

模拟下覆岩层，所述模拟下覆岩层设置在所述实验箱的内部且成型于所述模拟开挖装置的下方。

10.一种相似模拟实验的实验方法，其应用于如权利要求9所述的实验装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据实验目的以及待模拟煤层的地质采矿条件，确定实验箱的大小以及各模拟岩层的厚度与相似材料的配比；

步骤二、在所述实验箱的内部铺设模拟下覆岩层，若模拟倾斜煤层，则所述模拟下覆岩层铺设为倾斜状；

步骤三、在所述模拟下覆岩层上放置组装后的模拟开挖装置，并通过有线或无线的方式将所述模拟开挖装置的控制模块与外部计算机连接；

步骤四、在所述模拟开挖装置中的伸缩柱的上方均匀铺设支护板，直至铺满所述伸缩柱的上表面；

步骤五、在所述模拟开挖装置的上方逐层铺设模拟上覆岩层；

步骤六、根据煤层开挖的顺序，通过所述控制模块操控所述伸缩柱按预设速度与顺序依次收缩，直至模拟煤层开挖完毕。