CN108828184B - 一种煤矿区开采沉陷相似实验模型装置 - Google Patents

一种煤矿区开采沉陷相似实验模型装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤矿区开采沉陷相似实验模型装置，包括支撑柱、底座、电动伸缩杆、模拟煤矿层和启动按钮，所述底座的顶部一侧安装有支撑柱，所述支撑柱的一侧安装有顶杆，所述顶杆的底部安装有电磁滑轨，所述电磁滑轨的底部安装有滑块，所述滑块的底部安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的底部安装有压板，所述底座的顶部安装有两组伸缩杆，所述伸缩杆的顶部安装有壳体,所述壳体的底部安装有保护壳，所述壳体的一侧安装有掏煤口，所述掏煤口的一侧通过铰帘安装有柜门。本发明通过安装有进行实际的实验，使其可在根据理论计算以及实验结果，能更好、更准确的了解开采后地面的土地逐渐沉陷程度。

Description

一种煤矿区开采沉陷相似实验模型装置
技术领域
本发明涉及煤矿采集领域，具体为一种煤矿区开采沉陷相似实验模型装置。
背景技术
煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿，当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿，当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿，我国绝大部分煤矿属于井工煤矿，煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域，煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等，煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种，但是深井煤矿，开采后地面的土地逐渐沉陷，使其当地塌陷至变成巨大湖泊，所以现在在开采煤矿的需要进行理论的底部计算，计算地面沉陷度，但现在没有很好的实验装置，只能单纯的进行理论计算，从而使其计算结果不怎么准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤矿区开采沉陷相似实验模型装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤矿区开采沉陷相似实验模型装置，包括支撑柱、底座、电动伸缩杆、模拟煤矿层和启动按钮，所述底座的顶部一侧安装有支撑柱，所述支撑柱的一侧安装有顶杆，所述顶杆的底部安装有电磁滑轨，所述电磁滑轨的底部安装有滑块，所述滑块的底部安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的底部安装有压板，所述底座的顶部安装有两组伸缩杆，所述伸缩杆的顶部安装有壳体,所述壳体的底部安装有保护壳，所述保护壳的底部安装有激振电机，所述壳体的正面安装有透明玻璃板，所述壳体内部安装有两组卡块，所述卡块的内侧安装延伸出壳体的隔板，所述隔板的一侧安装有挡板，所述挡板远离卡块的一侧安装有把手，所述壳体的内侧安装有模拟煤矿层，所述模拟煤矿层的顶部安装有模拟岩石层，所述模拟岩石层的顶部安装有模拟碎石层，所述模拟碎石层的顶部安装有模拟土壤层，所述壳体的一侧安装有掏煤口，所述掏煤口的一侧通过铰帘安装有柜门。
优选的，所述电磁滑轨的两侧安装有固定块。
优选的，所述压板通过固定座安装在电动伸缩杆的底部。
优选的，所述底座的一侧安装有启动按钮。
优选的，所述伸缩杆的外侧包裹有减震弹簧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该煤矿区开采沉陷相似实验模型装置通过进行实际的实验，使其可在根据理论计算以及实验结果，能更好、更准确的了解开采后地面的土地逐渐沉陷程度，会不会地面塌陷至变成巨大湖泊，会不会对当地的生态造成影响，同时设有伸缩杆，可理论上计算出地面的承受力，是否适合住人等等问题，同时设有激振电机可计算出地面所能承受的地震等问题，同时设有隔板，使其更根据实际的情况来调节土壤结构层，本装置，提供了很好的模拟实验装置，不仅仅只能单纯的进行理论计算，从而使其计算出的结果更准确。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的实验结构示意图；
图3为本发明的侧面结构示意图。
图中:1、顶杆；2、支撑柱；3、电磁滑轨；4、透明玻璃板；5、隔板；6、卡块；7、壳体；8、伸缩杆；9、底座；10、滑块；11、电动伸缩杆；12、压板；13、挡板；14、把手；15、激振电机；16、保护壳；17、模拟土壤层；18、模拟碎石层；19、模拟岩石层；20、模拟煤矿层；21、减震弹簧；22、柜门；23、掏煤口；24、启动按钮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供的一种实施例：一种煤矿区开采沉陷相似实验模型装置，包括支撑柱2、底座9、电动伸缩杆11、模拟煤矿层20和启动按钮24，底座9的顶部一侧安装有支撑柱2，支撑柱2的一侧安装有顶杆1，顶杆1的底部安装有电磁滑轨3，电磁滑轨3可控制电动伸缩杆11对不同的地方进行施压，电磁滑轨3的两侧安装有固定块，固定块可将电磁滑轨3固定防止脱落，电磁滑轨3的底部安装有滑块10，滑块10的底部安装有电动伸缩杆11，压板12通过固定座安装在电动伸缩杆11的底部，电动伸缩杆11的底部安装有压板12，底座9的一侧安装有启动按钮24，底座9的顶部安装有两组伸缩杆8，伸缩杆8可理论上计算出地面的承受力，伸缩杆8的外侧包裹有减震弹簧21，减震弹簧21可减少激振电机15对装置造成的影响，伸缩杆8的顶部安装有壳体7,壳体7的底部安装有保护壳16，保护壳16的底部安装有激振电机15，壳体7的正面安装有透明玻璃板4，透明玻璃板4用于观察实验装置的变换，壳体7内部安装有两组卡块6，卡块6的内侧安装延伸出壳体7的隔板5，隔板5的一侧安装有挡板13，挡板13远离卡块6的一侧安装有把手14，壳体7的内侧安装有模拟煤矿层20，模拟煤矿层20的顶部安装有模拟岩石层19，模拟岩石层19的顶部安装有模拟碎石层18，模拟碎石层18的顶部安装有模拟土壤层17，壳体7的一侧安装有掏煤口23，掏煤口23可将煤矿掏出，模拟采矿，掏煤口23的一侧通过铰帘安装有柜门22。
进一步的，为提高模拟的真实性，在顶杆1上安装有喷头，通过喷头喷水可模拟下雨的情况，从而模拟恶劣天气下土层的变化。
进一步的，所述伸缩杆8的下方安装有压力传感器，压力传感器与控制器电连接，在静止状态下，通过压力传感器可检测土层内部是否发生变化，具体的当土层内部发生变化时会产生用肉眼不便于观察的晃动，因此通过压力传感器检测势能的变化，从而反映土层内部是否发生变化，以便于实验的准确检测。
工作原理：使用时，先将装置接通电源，然后通过现实的土壤结构，在隔板5上放置不同的模拟土壤，然后控制器控制电动伸缩杆11使得压板12对各土层压实，各土层中放置有压力传感器，通过压力传感器检测的压力值可实现对各土层紧实度的检测，从而有利于模拟真实的土层环境，控制器控制电磁滑轨3运动实现对不同位置的土层进行压实，然后将隔板5抽出，然后从底部的掏煤口23将模拟煤矿层20中的煤矿慢慢掏出，从透明玻璃板4上可观察模拟土壤的的变换，同时可通过控制器控制电动伸缩杆11伸缩对采挖后的土层进行施压，可有效对模拟土壤进行施压，可理论上计算出地面的承受力，同时可启动激振电机15对模拟土壤进行振动，可计算出地面所能承受的地震等问题。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (1)

1.一种煤矿区开采沉陷相似实验模型装置，包括支撑柱(2)、底座(9)、电动伸缩杆(11)、模拟煤矿层(20)和启动按钮(24)，其特征在于：所述底座(9)的顶部一侧安装有支撑柱(2)，所述支撑柱(2)的一侧安装有顶杆(1)，所述顶杆(1)的底部安装有电磁滑轨(3)，所述电磁滑轨(3)的底部安装有滑块(10)，所述滑块(10)的底部安装有电动伸缩杆(11)，所述电动伸缩杆(11)的底部安装有压板(12)，所述底座(9)的顶部安装有两组伸缩杆(8)，所述伸缩杆(8)的顶部安装有壳体(7),所述壳体(7)的底部安装有保护壳(16)，所述保护壳(16)的底部安装有激振电机(15)，所述壳体(7)的正面安装有透明玻璃板(4)，所述壳体(7)内部安装有两组卡块(6)，所述卡块(6)的内侧安装延伸出壳体(7)的隔板(5)，所述隔板(5)的一侧安装有挡板(13)，所述挡板(13)远离卡块(6)的一侧安装有把手(14)，所述壳体(7)的内侧安装有模拟煤矿层(20)，所述模拟煤矿层(20)的顶部安装有模拟岩石层(19)，所述模拟岩石层(19)的顶部安装有模拟碎石层(18)，所述模拟碎石层(18)的顶部安装有模拟土壤层(17)，所述壳体(7)的一侧安装有掏煤口(23)，所述掏煤口(23)的一侧通过铰帘安装有柜门(22)；所述压板(12)通过固定座安装在电动伸缩杆(11)的底部；所述底座(9)的一侧安装有启动按钮(24)；在顶杆(1)上安装有喷头，通过喷头喷水可模拟下雨的情况，从而模拟恶劣天气下土层的变化；所述电磁滑轨(3)的两侧安装有固定块；所述伸缩杆(8)的外侧包裹有减震弹簧(21)。
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