一种充液式煤层模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种充液式煤层模拟装置，其包括上支撑板、下支撑板和囊袋，所述囊袋可拆装连接于上支撑板和下支撑板之间，囊袋的侧面具有用于充放液的阀门，下支撑板的各顶角处分别转动连接有支撑杆，上支撑板的各侧面分别设有导向槽，各支撑杆的顶部滑动连接于上支撑板对应侧面的导向槽内。本实用新型专利技术结构简单、精确模拟开挖步距。

A fluid-filled coal seam simulation device

【技术实现步骤摘要】
一种充液式煤层模拟装置
本技术涉及煤层相似模拟实验
，尤其涉及一种充液式煤层模拟装置。
技术介绍
矿井煤层开采后，上覆岩层随工作面的推进在采场垂直方向上形成垮落带、裂隙带、弯曲下沉带，“覆岩三带”的准确划分是“三下采煤”可行性研究和设计、覆岩离层充填技术研究和应用、突出矿井保护层选择和开采设计，以及上邻近层瓦斯抽放研究和实施的依据。同时，随着煤层工作面的推进，工作面前方的应力也在发生变化，掌握工作面前方应力分布对巷道支护具有重要意义。目前，研究采空区三带、工作面前方应力变化规律方面，技术手段很多，其中实验室相似模拟实验是一种重要手段。众多学者采用相似模拟实验取得了驱动重要研究成果（李树刚，2013，矿业安全与环保；刘秀英，2004，太原理工大学学报）。传统的相似模拟实验装置，是在长方体试验框架内填入模拟煤层和岩层的相似材料，相似材料主要有河砂、碳酸钙、石膏按照配比构成，岩层用电动锤或铁镐夯实，从而制成模型；通过人工逐次开挖一段距离的煤层模拟材料，模拟出采矿的推进过程。传统实验装置在模拟工作面推进时，需要借助工具逐步开挖模拟煤层的材料，这种方式不仅费时费力，而且不能保证每次开挖的距离相同。中国专利（申请号200810128331.8）公布了一种相似模拟和物理模拟相结合的采场矿压机械模拟试验台，利用模拟橡胶板煤层底板、囊袋模拟煤层、由若干橡胶块和硬质材料块连接成整体的层状结构模拟老顶；由于囊袋的膨胀不均匀，会影响顶板压力测定的可靠性；由于煤层开采过后，顶板由于卸压而出现膨胀变形现象，层状结构体现不出这种现象；同时，相似模拟是基于“相似三定律”而建立的，由于橡胶的应力、容重固定，不能体现各个岩层的差异。文献（采场下伏煤岩体卸压作用原理及在被保护层卸压瓦斯抽采中的应用，王海锋，2008）利用石蜡易熔化的特性，采用石蜡加热熔化方案代替煤层开挖，这种方法可以避免传统方法开挖的弊端，但是实验中是石蜡融化时间长大69min，从而造成实验周期长；另外，石蜡容易变形，在夯实模型的过程中，很难保证石蜡的厚度达到模拟煤层的高度。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种结构简单、精确模拟开挖步距的充液式煤层模拟装置。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种充液式煤层模拟装置，其包括上支撑板、下支撑板和囊袋，所述囊袋可拆装连接于上支撑板和下支撑板之间，囊袋的侧面具有用于充放液的阀门，下支撑板的各顶角处分别转动连接有支撑杆，上支撑板的各侧面分别设有导向槽，各支撑杆的顶部滑动连接于上支撑板对应侧面的导向槽内。所述支撑杆的顶部为球头部，导向槽的横截面为弧形，所述球头部滑动连接于导向槽内。所述导向槽的两端具有圆形的导入口。所述上支撑板底面的四个顶角处和下支撑板顶面的四个顶角处分别设有挂环，所述囊袋顶面和底面上分别设有四个挂钩，各挂钩分别挂于对应的挂环上。所述囊袋由耐磨、高密封性的牛津布料成型。本技术采用以上技术方案，具有以下有益效果：1、由于水为非牛顿流体，黏度较大，不易流动，同时可以承受较大的载荷。为保证囊袋上、下面的平整度，在其上、下面辅助相应的支撑板。2、通过对囊袋充液，使囊袋膨胀，支撑杆由水平状态变为竖直状态，从而上、下支撑板、支撑杆构成长方体空间，模拟煤层未开挖时的状态；当打开囊袋的阀门时，水流出，上、下支撑板间的距离减小，支撑杆再由竖直状态变为水平状态，长方体空间消失，模拟煤层开挖的过程。这样可以代替人工开挖煤层，可以精确开挖的步距，还可以减小开挖模型的劳动强度，同时可以避免开挖过程中产生的扬尘。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细说明：图1为本技术的示意图；图2为本技术充液过程的简示图；图3为支撑杆的侧视图。具体实施方式如图1-3之一所示，本技术包括上支撑板1、下支撑板2和囊袋3，所述囊袋3可拆装连接于上支撑板1和下支撑板2之间，囊袋3的侧面具有用于充放液的阀门31，下支撑板2的各顶角处分别转动连接有支撑杆4，上支撑板1的各侧面分别设有导向槽5，各支撑杆4的顶部滑动连接于上支撑板1对应侧面的导向槽5内。所述支撑杆4的顶部为球头部41，导向槽5的横截面为弧形，所述球头部41滑动连接于导向槽5内。为了方便将球头部41导入导向槽5内，导向槽5的两端分别设计有圆形的导入口。所述上支撑板1底面的四个顶角处和下支撑板2顶面的四个顶角处分别设有挂环6，所述囊袋3顶面和底面上分别设有四个挂钩7，各挂钩7分别挂于对应的挂环6上。上述结构实现气囊3与上支撑板1和下支撑板2的可拆装连接，结构简单，安装方便。所述囊袋3由耐磨、高密封性的牛津布料成型。使用前，需要将囊袋3顶面、底面的挂钩7分别与上支撑板1、下支撑板2的挂环6相连，利用注浆泵将水注入囊袋3中，随着水的注入，囊袋3膨胀成长方体，将上、下支撑板1、2分离，形成一个长方体的空间，该长方体的大小等于一次开挖煤体的大小；在囊袋3膨胀的过程中，支撑杆4也被拉起来，由水平状态逐渐变成竖直状态；当打开囊袋3的阀门31时，水流出，上、下支撑1、2间的距离减小，支撑杆4再由竖直状态变为水平状态，模拟煤层开挖的过程。这样可以代替人工开挖煤层，可以精确开挖的步距，还可以减小开挖模型的劳动强度，同时可以避免开挖过程中产生的扬尘。以上对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充液式煤层模拟装置，其特征在于：其包括上支撑板、下支撑板和囊袋，所述囊袋可拆装连接于上支撑板和下支撑板之间，囊袋的侧面具有用于充放液的阀门，下支撑板的各顶角处分别转动连接有支撑杆，上支撑板的各侧面分别设有导向槽，各支撑杆的顶部滑动连接于上支撑板对应侧面的导向槽内。

【技术特征摘要】
1.一种充液式煤层模拟装置，其特征在于：其包括上支撑板、下支撑板和囊袋，所述囊袋可拆装连接于上支撑板和下支撑板之间，囊袋的侧面具有用于充放液的阀门，下支撑板的各顶角处分别转动连接有支撑杆，上支撑板的各侧面分别设有导向槽，各支撑杆的顶部滑动连接于上支撑板对应侧面的导向槽内。2.根据权利要求1所述的一种充液式煤层模拟装置，其特征在于：所述支撑杆的顶部为球头部，导向槽的横截面为弧形，所述球头部滑动连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘谦，黄建滨，郭玉森，杨建凤，詹增智，
申请(专利权)人：龙岩学院，
类型：新型
国别省市：福建,35