CN105510554A - 一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法 - Google Patents
一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法，主要包括实验台架体、放煤支架、支架底座、有机玻璃、槽钢、固结体材料和散体材料。在所述实验台架体上放置所述支架底座和所述放煤支架，用所述固结体材料模拟急倾斜煤层顶、底板岩层；在所述有机玻璃和所述槽钢之间，用所述散体材料模拟破碎顶煤和上分段采空区矸石。模型铺设完成后，打开所述放煤支架放煤口，透过所述有机玻璃对顶煤放出及顶板破断过程进行观测。本发明利用散体材料的颗粒组构特性和固结体材料强度可控的特点，同时实现了对急倾斜煤层水平分段综放开采顶煤放出和顶板破断过程的模拟，为提高顶煤采出率和顶板控制水平的研究提供条件。
Description
技术领域
本发明涉及矿山技术工程领域，具体涉及一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法。
背景技术
“十三五”能源规划提出我国煤炭资源开发将进一步向西部集中，而对西部大量急倾斜厚煤层及特厚煤层，水平分段综放开采是目前开采这类煤层的主要方法之一，但在急倾斜煤层水平分段综放开采的生产实践中发现，由于顶、底板位于工作面两侧，顶板破断及矿压显现规律复杂；且顶煤厚度大导致破碎顶煤的流动和运移路径难以预测，使得急倾斜煤层水平分段综放开采的顶煤采出率偏低。
研究顶板破断特征及其对散体顶煤放出规律的影响，是解决水平分段综放开采顶煤采出率偏低的关键，而现有的模拟实验台和实验方法无法同时实现对急倾斜煤层水平分段综放开采顶煤放出和顶板破断过程的模拟。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法。
本发明采用的技术方案具体为：
一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法，主要包括实验台架体、放煤支架、支架底座、有机玻璃、槽钢、固结体材料和散体材料：
在所述实验台架体上放置所述支架底座和所述放煤支架，用固结体材料模拟急倾斜煤层的顶、底板岩层，在所述有机玻璃和所述槽钢之间，用所述散体材料模拟破碎顶煤和上分段采空区矸石；
模型铺设完成后，打开所述放煤支架的放煤口，透过所述有机玻璃对顶煤放出及顶板破断过程进行观测。
在上述的一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法中，根据顶板实测参数和相似比计算得到模拟顶板强度，通过调整配比将沙子、石灰、石膏和水混凝为所需强度的固结体。
在上述的一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法中，根据煤和矸石的特征选用不同粒径的所述散体材料，并用不同的颜色来对其进行区分。
在上述的一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法中，所述有机玻璃正面贴有透明实验记录膜，实验中在所述透明实验记录膜上记录顶煤放出的煤岩分界面发育和残煤形态以及顶板破断的位置和范围等数据。
本发明产生的有益效果是：
本发明利用散体材料的颗粒组构特性和固结体材料强度可控的特点，同时实现了对急倾斜煤层水平分段综放开采顶煤放出和顶板破断过程的模拟，为提高顶煤采出率和顶板控制水平的研究提供条件。
附图说明
当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法的主视图；
图2为本发明一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法的剖面图；
图3为本发明一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法的实验效果示意图；
图4-1～4-2为本发明一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法的放煤支架(关)、放煤支架(开)结构示意图；
图中：1、实验台架体21、固结体顶板22、固结体底板3、有机玻璃4、槽钢51、散体破碎顶煤52、散体上分段采空区矸石6、放煤支架7、支架底座。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明实验台和实验方法的技术方案作进一步详细说明。
如图1和图2所示一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法的正视图和剖面图，主要包括实验台架体1、固结体顶板21、固结体底板22、有机玻璃3、槽钢4、散体破碎顶煤51、散体上分段采空区矸石52、放煤支架6、支架底座7。在所述实验台架体上1放置所述支架底座7和所述放煤支架6，根据实测参数和相似比计算得到的模拟顶、底板强度，调整沙子、石灰、石膏和水的配比，铺设所需强度的固结体顶板21和固结体底板22；在有机玻璃3和槽钢4之间，根据煤和矸石的特征选用不同粒径的所述散体材料，并用不同的颜色来对其进行区分，通常用较小粒径的青色石子颗粒作为散体破碎顶煤51，用较大粒径的白色石子颗粒作为散体上分段采空区矸石52。
如图3所示一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法的实验效果图，模型铺设完成后，打开所述放煤支架6的放煤口，具体操作如图4-1和图4-2中所示，散体破碎顶煤51从放煤口流入放煤槽7中，固结体顶板21也因卸压而发生破坏，此时即可透过有机玻璃3对顶煤放出及顶板破断过程进行观测，并在有机玻璃3表面的透明实验记录膜上记录顶煤放出的煤岩分界面发育和残煤形态以及顶板破断的位置和范围等数据。
以上描述结合附图对本发明的实施例进行了详细地说明。显然，以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何对本领域的技术人员来说是可轻易想到的、实质上没有脱离本发明的变化或替换，也均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法，其特征在于：主要包括实验台架体、放煤支架、支架底座、有机玻璃、槽钢、固结体材料和散体材料：
在所述实验台架体上放置所述支架底座和所述放煤支架，用所述固结体材料模拟急倾斜煤层的顶、底板岩层，在所述有机玻璃和所述槽钢之间，用所述散体材料模拟破碎顶煤和上分段采空区矸石；
模型铺设完成后，打开所述放煤支架的放煤口，透过所述有机玻璃对顶煤放出及顶板破断过程进行观测。
2.根据权利要求1所述的一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法，其特征在于：根据顶板实测参数和相似比计算得到模拟顶板强度，通过调整配比将沙子、石灰、石膏和水混凝为所需强度的固结体。
3.根据权利要求1所述的一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法，其特征在于：根据煤和矸石的特征选用不同粒径的所述散体材料，并用不同的颜色来对其进行区分。
4.根据权利要求1所述的一种急倾斜煤层水平分段综放开采模拟实验台及实验方法，其特征在于：所述有机玻璃正面贴有透明实验记录膜，实验中在所述透明实验记录膜上记录顶煤放出的煤岩分界面发育和残煤形态以及顶板破断的位置和范围等数据。
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