CN102692490B - 一种可调可旋转的梯形相似模型试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可调可旋转的梯形相似模型试验装置，包括由前挡板、后挡板、左侧柱、右侧柱、顶板和底板构成的模型架，左侧柱下端和右侧柱下端均设有旋转轴，左侧柱与底板的内角夹角以及右侧柱与底板的内角夹角均为90-120度，左侧柱和右侧柱均通过旋转轴铰接安装在底座上，前挡板和后挡板之间为模拟区，前挡板和后挡板均垂直于底板；在模型架的底部且邻近左侧柱安装有旋转支座。煤层用支柱支撑可拆分的履带模拟，逐段调低小支柱模拟开采过程。另外还包括模型架的固定、旋转、迁移等辅助部件本装置适于在实验室进行水平、倾斜、急倾斜煤层下开采模拟研究，不需要在实验室地面上设置与模型旋转相配合的坑或者将实验室上部空间加大。

Description

一种可调可旋转的梯形相似模型试验装置

技术领域

本发明涉及一种相似模型试验装置，特别涉及一种可调可旋转的梯形相似模型试验装置。

背景技术

地下资源的开采会导致地表有不同程度的沉陷，由于采矿地质条件的复杂性，很难实地开展相关的科学研究，现在大多采用相似模型试验来模拟采区开采的实际情况，并通过相似模型试验研究区域地质背景，掌握开采的基本规律，以便指导矿区的实际开采作业。

现有技术中的相似模型试验装置为长方体形结构，其旋转支点固定设置在相似模型试验装置的底部中点。在旋转相似模型试验装置的时候需要在地面上设置一个坑以满足其旋转的需要，这种相似模型试验装置非常不适合在实验室中进行各种复杂地质条件下的开采研究。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种适于在实验室进行各种复杂地质条件下开采研究的可调可旋转的梯形相似模型试验装置，不需要在实验室地面上设置与模型旋转相配合的坑或者将实验室上部空间加大。

本发明的技术方案是这样实现的：一种可调可旋转的梯形相似模型试验装置，包括由前挡板、后挡板、左侧柱、右侧柱、顶板和底板构成的模型架，所述左侧柱下端和所述右侧柱下端均设有旋转轴，所述左侧柱与所述底板的内角夹角以及所述右侧柱与所述底板的内角夹角均为90-120度，所述左侧柱和所述右侧柱均通过旋转轴铰接安装在底座上，所述前挡板和所述后挡板之间为模拟区，所述前挡板和所述后挡板均垂直于所述底板；在模型架的底部且邻近所述左侧柱安装有旋转支座。

上述可调可旋转的梯形相似模型试验装置，右侧柱包括下半右侧柱和相对下半右侧柱可折叠的上半右侧柱，下半右侧柱的一端铰接于底座上，另一端与上半右侧柱的一端连接。

上述可调可旋转的梯形相似模型试验装置，上半右侧柱和下半右侧柱铰接安装在一起。

上述可调可旋转的梯形相似模型试验装置，模拟区内设置有可分拆护板履带，在可分拆护板履带与底板之间设置有支柱。

本发明的有益效果是：（1）可调可转可移，一架模型实现多种尺寸和形状变化。（2）左、右侧柱可旋转，形成上宽下窄梯形模型，节省实验材料却可模拟更大采矿影响范围，使有效模拟区扩大。（3）模型架旋转支座可平移可旋转，底板可伸缩，减少了模型架的占用空间。（4）煤层采用可分拆可放小支柱护板履带模拟，便于模型开采，并可避免开采过程材料遗撒带来模型垮塌或模拟偏差，提高模型实验成功率和模拟精度。（5）适于在实验室进行各种复杂地质条件下开采研究，不需要在实验室地面上设置与模型架旋转相配合的坑或者将实验室上部空间加大。

 附图说明

图1为本发明可调可旋转的梯形相似模型试验装置的结构示意图。

图2为本发明可调可旋转的梯形相似模型试验装置的另一种结构示意图。

图3为图2所示本发明可调可旋转的梯形相似模型试验装置的逆时针旋转60度的结构示意图。

图4为本发明可调可旋转的梯形相似模型试验装置的另一种结构示意图。

图5为图4所示本发明可调可旋转的梯形相似模型试验装置的逆时针旋转90度的结构示意图。

图6为本发明可调可旋转的梯形相似模型试验装置的模拟区内设置有支柱和可分拆护板履带的结构示意图。

图中：1-可分拆护板履带、2-旋转支座、3-左侧柱、4-右侧柱、5-底板、6-支柱、7-模拟区、8-垮落区。

 具体实施方式

结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1所示，一种可调可旋转的梯形相似模型试验装置，包括由前挡板、后挡板、左侧柱3、右侧柱4、顶板和底板5构成的模型架，所述左侧柱3下端和所述右侧柱4下端均设有旋转轴，所述左侧柱3与所述底板5的内角夹角以及所述右侧柱4与所述底板5的内角夹角均为90-120度，所述左侧柱3和所述右侧柱4均通过旋转轴铰接安装在底座上（使得左侧柱3和右侧柱4分别可绕旋转轴旋转，这样可以方便地分别调节左侧柱3和右侧柱4与底板5的夹角），所述前挡板和所述后挡板之间为模拟区7，所述前挡板和所述后挡板均垂直于所述底板5；在模型架的底部且邻近所述左侧柱3安装有旋转支座2。右侧柱4包括下半右侧柱和相对下半右侧柱可折叠的上半右侧柱，下半右侧柱的一端铰接于底座上，另一端与上半右侧柱的一端铰接安装在一起。模拟区7内设置有可分拆护板履带1，在可分拆护板履带1与底板5之间设置有支柱6。

在本实施例中，可以调节左侧柱3与底板5的夹角为60-90度（使得左侧壁与底板5的夹角为60-90度），右侧柱4与底板5的夹角为60-70度（使得右侧壁与底板5的夹角为60-70度）。

左侧柱3上设置有左挡板，右侧柱4上设置有右挡板，在左侧柱3与右侧柱4之间分别设置有前挡板和后挡板，模拟区7位于左挡板、右挡板、前挡板、后挡板和底板5之间，本实施例中底板5作为模型架的底壁可以左右伸缩，例如在长度为2300毫米-3000毫米的范围内伸缩。左挡板、右挡板、前挡板、后挡板和底板5分别作为模型架的左侧壁、右侧壁、前侧壁、后侧壁和底壁，前侧壁和后侧壁均与水平面垂直，在模型架的底部且邻近左侧柱安装有旋转支座2。

在如图1所示的状态下，右侧柱与底板5的夹角为60度，底板5长度为3000毫米（向右伸出了700毫米），模拟区7左右开口宽度为5285毫米，底板5与模拟区7开口的距离为2000毫米。在模拟区7内装填相似材料，可以模拟研究相似材料与水平面平行时的采矿挖掘情况。

如图2和图3所示，可以将上半右侧柱进行折叠，右侧柱与水平面的夹角为70度，并且底板5处于收缩状态，其长度变为2300毫米（相对于图1向左收缩了700毫米），模拟区7左右开口宽度为3445毫米，底板5与模拟区7开口的距离为1228毫米。图2所示状态可以逆时针旋转0-60度，可以模拟相似材料与水平面成一定夹角时的采矿挖掘情况。图2所示状态逆时针旋转60度得到如图3所示状态，装填好相似材料之后顺时针旋转即可到如图2所示状态。

如图4和图5所示，可以调节左侧柱3与底板5的夹角为90度（使得左侧壁与底板5的夹角为90度）；右侧柱与底板5的夹角为70度，并且底板5处于收缩状态，其长度变为2300毫米（相对于图1向左收缩了700毫米），模拟区7左右开口宽度为2732毫米。

图4所示状态可以逆时针旋转0-90度，可以模拟相似材料与水平面成一定夹角时的采矿挖掘情况；并且从图4所示状态旋转到图5所示的状态时，装填好相似材料，再顺时针旋转到如图4所示的状态，可以模拟相似材料与水平面垂直时的采矿挖掘情况。

此外，如图6所示，在模拟区7内设置有可分拆护板履带1，在可分拆护板履带1与底壁之间设置有支柱5；可分拆护板履带1和支柱5可以一个个地拆卸掉，便于进行相应部位的模型开采【如图6中所示的垮落区8】，并可避免开采过程材料遗撒带来模型垮塌或模拟偏差，提高模型实验成功率和模拟精度。

上述三个实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种可调可旋转的梯形相似模型试验装置，其特征在于，包括由前挡板、后挡板、左侧柱(3)、右侧柱(4)、顶板和底板(5)构成的模型架，所述左侧柱(3)下端和所述右侧柱(4)下端均设有旋转轴，所述左侧柱(3)与所述底板(5)的内角夹角以及所述右侧柱(4)与所述底板(5)的内角夹角均为90-120度，所述左侧柱(3)和所述右侧柱(4)均通过旋转轴铰接安装在底座上，所述前挡板和所述后挡板之间为模拟区(7)，所述前挡板和所述后挡板均垂直于所述底板(5)；在模型架的底部且邻近所述左侧柱(3)安装有旋转支座(2)。

2.根据权利要求1的可调可旋转的梯形相似模型试验装置，其特征在于，右侧柱(4)包括下半右侧柱和相对下半右侧柱可折叠的上半右侧柱，下半右侧柱的一端铰接于底座上，另一端与上半右侧柱的一端连接。

3.根据权利要求2的可调可旋转的梯形相似模型试验装置，其特征在于，上半右侧柱和下半右侧柱铰接安装在一起。

4.根据权利要求1-3任一的可调可旋转的梯形相似模型试验装置，其特征在于，模拟区(7)内设置有可分拆护板履带(1)，在可分拆护板履带(1)与底板(5)之间设置有支柱(6)。

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