CN110080770A - 一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤炭开采模拟技术领域，公开了一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，本发明利用微型采煤机进行开采，并配合综放液压支架进行倾斜长壁综采放顶煤开采，可以有效的提高模拟的真实性，同时，将采用矿压监控层对矿压进行监控，而且，本发明的矿压监控层设置包括多块气腔板和多个刚性连接块，相邻的两块气腔块之间采用所述刚性连接块连接在一起，且每块气腔块内部均设置有检测其受到压力的多个均布的压力传感器，这样，可以提高采场矿压模拟的监控精度与监控方便性，而且，各个压力传感器的位置坐标已知，以便对各个压力传感器的位置坐标和压力值进行对应监控。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭开采模拟技术领域，具体是一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置。
背景技术
在煤矿开采的过程中，为了提高矿井资源采出率，解决煤层的开采技术难题，有时需要对工作面采用倾斜分层走向长壁综采放顶煤采煤法，其具有技术优越、经济合理的优点。
采用倾斜分层走向长壁综采放顶煤采煤法时，顶板离层使巷道围岩变化和破坏的主要形式之一，当顶板离层超过一定范围时，如不采取措施，常常会发生冒顶等恶性事故，造成人员伤亡及财产损失，但是在实际开采过程中，很难做到实时监测顶板离层的情况。
因此，本发明提供了一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，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：
一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，包括模拟箱，所述模拟箱的顶端固定安装有固定架，且模拟箱的一端的上侧安装有控制盒，所述底层的顶端设置有煤层，所述煤层的顶端设置有岩层，其特征在于，，所述煤层的上部靠近岩层的位置设置有一层矿压监控层，所述模拟箱的内部的底端的中间位置设置有微型采煤机，且模拟箱的内部的底端靠近微型采煤机的两侧均设置有底层，所述模拟箱的内部的底端位于所述微型采煤机的采空区内设置有综放液压支架，所述矿压监控层包括多块气腔板和多个刚性连接块，其中，相邻的两块气腔块之间采用所述刚性连接块连接在一起，且每块所述气腔块内部均设置有检测其受到压力的多个均布的压力传感器。
进一步，作为优选，所述气腔板为长方体结构，且所述气腔块的厚度小于所述煤层厚度的十分之一。
进一步，作为优选，所述气腔板采用拉丝料结构，且拉丝料结构由拉丝布两侧涂覆一层橡胶材料而成，所述压力传感器竖直的布设在所述气腔板的内腔内，且各个压力传感器的位置坐标已知，以便对各个压力传感器的位置坐标和压力值进行对应监控。
进一步，作为优选，所述固定架的顶端的中部嵌入安装有锚头，所述锚头的底端固定连接有钢丝线，所述钢丝线的底端固定连接有磁棒，所述煤层的内部靠近磁棒的外侧安装有霍尔传感器。
进一步，作为优选，所述霍尔传感器与控制盒通过电缆线电性连接，所述控制盒的内部安装有单片机，且控制盒的一侧嵌入安装有显示屏。
进一步，作为优选，所述钢丝线嵌入在岩层的内侧，所述磁棒依次嵌入在岩层和煤层的内侧。
进一步，作为优选，所述固定架与模拟箱的顶端的外侧壁通过螺钉固定连接。
进一步，作为优选，所述微型采煤机包括采煤机体，所述采煤机体的顶端的前侧转动连接有转动架，且采煤机体的前端嵌入设置有电动缸，所述电动缸的前端转动连接有连接杆，所述转动架的顶端的一侧安装有电机，且转动架的顶端的另一侧安装有切刀。
进一步，作为优选，所述连接杆的顶端与转动架的下侧的中部固定连接，所述电机的输出端与切刀固定连接。
进一步，作为优选，所述磁棒、霍尔传感器为沿着模拟实验箱的长度方向间隔布设的多个。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明利用微型采煤机进行开采，并配合综放液压支架进行倾斜长壁综采放顶煤开采，可以有效的提高模拟的真实性，同时，将采用矿压监控层对矿压进行监控，而且，本发明的矿压监控层设置包括多块气腔板和多个刚性连接块，相邻的两块气腔块之间采用所述刚性连接块连接在一起，且每块气腔块内部均设置有检测其受到压力的多个均布的压力传感器，这样，可以提高采场矿压模拟的监控精度与监控方便性，而且，各个压力传感器的位置坐标已知，以便对各个压力传感器的位置坐标和压力值进行对应监控。
(2)本发明通过在模拟箱的内部从下向上依次填充底层、煤层和岩层，模拟煤矿在地下的情形，通过微型采煤机对煤层进行倾斜切割，模拟倾斜长壁综采放顶煤采场矿压的情形，通过霍尔传感器与磁棒相对位移发生变化，监测煤层的位移变化，通过控制盒显示煤层的位移变化，得出倾斜长壁综采放顶煤采场模拟监控的数据，从而为煤矿在实际开采的过程中提供数据支撑，防止煤矿顶板失稳，避免突发性破坏，保护了采矿人员的人身和财产安全。
附图说明
图1为一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置的结构示意图；
图2为一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置的工作示意图；
图3为一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置中微型采煤机的结构示意图。
图4为一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置的模拟箱长度方向内部结构示意图；
图5为一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置的气腔块结构示意图；
图6为一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置的综放液压支架结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1～6，本发明实施例中，一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，包括模拟箱1，所述模拟箱1的顶端固定安装有固定架5，且模拟箱1的一端的上侧安装有控制盒3，所述底层2的顶端设置有煤层10，所述煤层10的顶端设置有岩层4，其特征在于，，所述煤层10的上部靠近岩层的位置设置有一层矿压监控层，所述模拟箱1的内部的底端的中间位置设置有微型采煤机11，且模拟箱1的内部的底端靠近微型采煤机11的两侧均设置有底层2，所述模拟箱1的内部的底端位于所述微型采煤机11的采空区内设置有综放液压支架12，所述矿压监控层包括多块气腔板13和多个刚性连接块14，其中，相邻的两块气腔块之间采用所述刚性连接块14连接在一起，且每块所述气腔块13内部均设置有检测其受到压力的多个均布的压力传感器。
在本实施例中，所述气腔板13为长方体结构，且所述气腔块13的厚度小于所述煤层厚度的十分之一。
作为较佳的实施例，所述气腔板13采用拉丝料结构，且拉丝料结构由拉丝布两侧涂覆一层橡胶材料而成，所述压力传感器竖直的布设在所述气腔板的内腔内，且各个压力传感器的位置坐标已知，以便对各个压力传感器的位置坐标和压力值进行对应监控。
所述固定架5的顶端的中部嵌入安装有锚头6，所述锚头6的底端固定连接有钢丝线7，所述钢丝线7的底端固定连接有磁棒8，所述煤层10的内部靠近磁棒8的外侧安装有霍尔传感器9。
其中，所述霍尔传感器9与控制盒3通过电缆线电性连接，所述控制盒3的内部安装有单片机，且控制盒3的一侧嵌入安装有显示屏。
所述钢丝线7嵌入在岩层4的内侧，所述磁棒8依次嵌入在岩层4和煤层10的内侧，从而可以通过霍尔传感器9感受磁棒8的磁场变化。所述固定架5与模拟箱1的顶端的外侧壁通过螺钉固定连接，从而使磁棒8不发生位移。
所述微型采煤机11包括采煤机体111，所述采煤机体111的顶端的前侧转动连接有转动架115，且采煤机体111的前端嵌入设置有电动缸116，所述电动缸116的前端转动连接有连接杆112，所述转动架115的顶端的一侧安装有电机113，且转动架115的顶端的另一侧安装有切刀114，为了对煤层10进行倾斜切割，模拟煤矿开采的过程。
所述连接杆112的顶端与转动架115的下侧的中部固定连接，所述电机113的输出端与切刀114固定连接。所述磁棒8、霍尔传感器9为沿着模拟实验箱的长度方向间隔布设的多个。
本发明的工作原理：首先，在模拟箱1的内部从下向上依次填充底层2、煤层10和岩层4，在填充的过程中，把霍尔传感器9埋设在煤层10内，煤层10的上部靠近岩层的位置设置有一层矿压监控层，矿压监控层包括多块气腔板13和多个刚性连接块14，其中，相邻的两块气腔块之间采用所述刚性连接块14连接在一起，且每块所述气腔块13内部均设置有检测其受到压力的多个均布的压力传感器，把磁棒8放入在霍尔传感器9的内侧，且磁棒8与霍尔传感器9不接触，把锚头6牢靠地固定在固定架5上，并通过钢丝线7使磁棒8与锚头6固定在一起，模拟煤矿在地下的情形，然后，微型采煤机11向前掘进，通过电机113带动切刀114旋转，对煤层10进行切割、开采，微型采煤机11在掘进的过程中，综放液压支架12对采空区进行支撑顶放开采，微型采煤机11开采中，电动缸116伸长，从而推动连接杆112，连接杆112推动转动架115，转动架115带动切刀114向上移动，从而对煤层10进行倾斜切割，模拟倾斜长壁综采放顶煤采场矿压的情形，煤层10被开采后，向下发生位移，进而带动霍尔传感器9一起位移，而霍尔传感器9内侧的磁棒8保持不动，此时霍尔传感器9的磁场发生变化，产生电信号，并把电信号传输给控制盒3内部的单片机，同时，气腔块13内部的压力传感器将其各自的压力值传送至单片机，单片机把电信号转化为数字信号，数字信号在控制盒3一端的显示屏上显示出来，通过读取显示屏上的数字，便可得出倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控数据，为煤矿在实际开采的过程中提供数据支撑。
以上所述的，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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，包括模拟箱(1)，所述模拟箱(1)的顶端固定安装有固定架(5)，且模拟箱(1)的一端的上侧安装有控制盒(3)，所述底层(2)的顶端设置有煤层(10)，所述煤层(10)的顶端设置有岩层(4)，其特征在于，所述煤层(10)的上部靠近岩层的位置设置有一层矿压监控层，所述模拟箱(1)的内部的底端的中间位置设置有微型采煤机(11)，且模拟箱(1)的内部的底端靠近微型采煤机(11)的两侧均设置有底层(2)，所述模拟箱(1)的内部的底端位于所述微型采煤机(11)的采空区内设置有综放液压支架(12)，所述矿压监控层包括多块气腔板(13)和多个刚性连接块(14)，其中，相邻的两块气腔块之间采用所述刚性连接块(14)连接在一起，且每块所述气腔块(13)内部均设置有检测其受到压力的多个均布的压力传感器。
2.根据权利要求1所述的一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，其特征在于，所述气腔板(13)为长方体结构，且所述气腔块(13)的厚度小于所述煤层厚度的十分之一。
3.根据权利要求1所述的一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，其特征在于，所述气腔板(13)采用拉丝料结构，且拉丝料结构由拉丝布两侧涂覆一层橡胶材料而成，所述压力传感器竖直的布设在所述气腔板的内腔内，且各个压力传感器的位置坐标已知，以便对各个压力传感器的位置坐标和压力值进行对应监控。
4.根据权利要求1所述的一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，其特征在于，所述固定架(5)的顶端的中部嵌入安装有锚头(6)，所述锚头(6)的底端固定连接有钢丝线(7)，所述钢丝线(7)的底端固定连接有磁棒(8)，所述煤层(10)的内部靠近磁棒(8)的外侧安装有霍尔传感器(9)。
5.根据权利要求4所述的一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，其特征在于，所述霍尔传感器(9)与控制盒(3)通过电缆线电性连接，所述控制盒(3)的内部安装有单片机，且控制盒(3)的一侧嵌入安装有显示屏。
6.根据权利要求4所述的一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，其特征在于，所述钢丝线(7)嵌入在岩层(4)的内侧，所述磁棒(8)依次嵌入在岩层(4)和煤层(10)的内侧。
7.根据权利要求4所述的一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，其特征在于，所述固定架(5)与模拟箱(1)的顶端的外侧壁通过螺钉固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，其特征在于，所述微型采煤机(11)包括采煤机体(111)，所述采煤机体(111)的顶端的前侧转动连接有转动架(115)，且采煤机体(111)的前端嵌入设置有电动缸(116)，所述电动缸(116)的前端转动连接有连接杆(112)，所述转动架(115)的顶端的一侧安装有电机(113)，且转动架(115)的顶端的另一侧安装有切刀(114)。
9.根据权利要求8所述的一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，其特征在于，所述连接杆(112)的顶端与转动架(115)的下侧的中部固定连接，所述电机(113)的输出端与切刀(114)固定连接。
10.根据权利要求6所述的一种倾斜长壁综采放顶煤采场矿压模拟监控装置，其特征在于，所述磁棒(8)、霍尔传感器(9)为沿着模拟实验箱的长度方向间隔布设的多个，煤层(10)在长度方向上为倾斜结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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