[发明专利]一种煤矿采场溃沙相似模拟试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种煤矿采场溃沙相似模拟试验装置，其特征在于，包括控制器、电动机、试验机构和监测系统，所述试验机构包括试验箱、滑道、滑块、模拟巷道、螺纹管、橡胶塞和连接绳，第一滑道设置在试验箱底部，第二滑道设置在底座上，第三滑道设置在试验箱与底座之间，模拟巷道安装在第二滑道内，第一滑块和第二滑块分别与第一滑道和第三滑道配合，螺纹管设置在模拟巷道上方的试验箱上，橡胶塞与螺纹管配合，连接绳与橡胶塞相连；所述电动机包括第一电动机和第二电动机，所述控制器接收压力监测数据并控制电动机，所述监测系统包括监测模拟巷道受损的压力传感器，以及高清摄像头和三维光学摄影测量系统。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿采场溃沙相似模拟试验装置，其特征在于，所述试验箱内壁设置有刻度线，刻度线测量箱内沙粒和螺纹管的高度；所述试验箱的外层设置有多个边柱。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿采场溃沙相似模拟试验装置，其特征在于，所述第一滑道和第三滑道在水平面上的投影相互垂直，第二滑块在第三滑道内移动，第一滑块在第一滑道内移动，第一滑道和第三滑道的交叉点位校准位置。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿采场溃沙相似模拟试验装置，其特征在于，所述第一滑道的中部设置有螺纹孔，螺纹孔和螺纹管相配合，根据模拟的覆岩厚度调整螺纹管高度。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿采场溃沙相似模拟试验装置，其特征在于，所述第二滑道的形状与模拟巷道形状相同，所述截面为矩形、梯形、圆形、拱形或半圆形；所述第一滑块中部的螺纹孔模拟溃沙孔溃沙。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿采场溃沙相似模拟试验装置，其特征在于，所述压力传感器设置在模拟巷道内，高清摄像头平行于模拟巷道设置入口处或设置在模拟巷道内，所述三维光学摄影测量系统与螺纹管相对布置。

7.根据权利要求1所述的一种煤矿采场溃沙相似模拟试验装置，其特征在于，所述第一电动机与连接绳配合，通过控制转速调整橡胶塞；所述第二电动机连接模拟巷道拉动模拟巷道运动，并控制运动速度。

8.一种煤矿采场溃沙相似模拟试验方法，利用权利要求1-7任一项所述的一种煤矿采场溃沙相似模拟试验装置，其特征在于，步骤包括：

S1.确定模拟巷道的形状、覆岩厚度和钻孔角度；

S2.安装监测系统，调整高清摄像头拍摄中心对准螺纹管；

S3.根据覆岩厚度调节螺纹管高度，向试验箱内倒入沙子；

S4.调整第二滑块位置，校准第一滑块；

S5.设置第二电动机的转速，控制模拟巷道运动速度；

S6.控制器收集试验数据，至溃沙结束，清理沙粒后；

S7.更换第一滑块后重复步骤S1至S6。

9.根据权利要求8所述的一种煤矿采场溃沙相似模拟试验方法，其特征在于，所述第一滑块上根据模拟钻孔直径和角度设置的螺纹孔的直径和角度；在沙粒上方铺设隔水布，注入水后进行钻孔溃水溃沙试验。

10.根据权利要求8所述的一种煤矿采场溃沙相似模拟试验方法，其特征在于，根据试验数据确定巷道破坏与钻孔直径、覆岩厚度、钻孔角度及时间的关系。