CN110850054A - 一种煤与瓦斯突出模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的属于突出模拟技术领域，具体为一种煤与瓦斯突出模拟装置，其包括：外箱体、内箱体、液压推杆、电动推杆和密封塞，所述外箱体的外部一侧固定安装有控制面板、控制器和显示屏，所述控制面板电性连接所述控制器，所述控制器电性连接所述显示屏，所述外箱体的内部固定安装所述内箱体，所述内箱体的顶端两侧开设的凹槽内分别固定安装有四个第一弹簧，四个所述第一弹簧的一侧均固定连接有密封板，四个所述密封板均活动连接所述内箱体。该煤与瓦斯突出模拟装置，能够同时模拟地面钻探提前卸载构造应力和瓦斯压力的情况，方便观察卸载后瓦斯突出的情况，模拟效果更好，使用更加安全。
Description
技术领域
本发明涉及突出模拟技术领域，具体为一种煤与瓦斯突出模拟装置。
背景技术
煤与瓦斯突出是煤矿井下采掘活动过程中发生的一种伴有声响和猛烈力能效应的煤与瓦斯的灾害性动力现象，它能在很短的时间内，突然从采掘空间附近的煤岩体中喷出大量的煤、瓦斯或岩石，在煤体中形成某种特殊形状的孔洞。随着我国煤矿资源开采逐渐向深部发展，煤与瓦斯突出的发生频次越来越多，其危害性也愈加增大，对煤矿安全生产造成极大的危害。煤与瓦斯突出是煤矿井下生产的一种强大的自然灾害，严重威胁着煤矿的安全生产，其影响因素包括地应力、瓦斯压力和煤的物理力学性质，但各因素在煤与瓦斯突出过程中的作用机制目前尚处于研究阶段，需要通过实验室仿真模拟来研究各影响因素的作用机制。但是现有的装置仍不能模拟钻探前地面钻孔对构造应力的卸载情况和对瓦斯压力的卸载情况，而且不方便观察卸载后瓦斯突出的情况，模拟效果不好，使用不安全。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有突出模拟装置中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是提供一种煤与瓦斯突出模拟装置，能够同时模拟地面钻探提前卸载构造应力和瓦斯压力的情况，方便观察卸载后瓦斯突出的情况，模拟效果更好，使用更加安全。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种煤与瓦斯突出模拟装置，其包括：外箱体、内箱体、液压推杆、电动推杆和密封塞，所述外箱体的外部一侧固定安装有控制面板、控制器和显示屏，所述控制面板电性连接所述控制器，所述控制器电性连接所述显示屏，所述外箱体的内部固定安装所述内箱体，所述内箱体的顶端两侧开设的凹槽内分别固定安装有四个第一弹簧，四个所述第一弹簧的一侧均固定连接有密封板，四个所述密封板均活动连接所述内箱体，且四个所述密封板和所述内箱体形成密闭结构，所述内箱体的底端中间和顶端两侧均固定安装有压力传感器，三个所述压力传感器均电性连接所述控制器，所述内箱体的顶端固定连接有进气口，所述进气口上固定安装有压力表，所述外箱体的内部两侧均固定安装所述液压推杆，所述控制器电性连接两个所述液压推杆，两个所述液压推杆均贯穿所述内箱体固定连接有增压板，所述外箱体的内部顶端两侧均固定安装所述电动推杆，两个所述电动推杆的底端均固定安装有模拟钻头，所述内箱体的一侧固定安装所述密封塞。
作为本发明所述的煤与瓦斯突出模拟装置的一种优选方案，其中：所述外箱体的一侧固定安装有维修门板，所述维修门板的一侧固定安装有把手。
作为本发明所述的煤与瓦斯突出模拟装置的一种优选方案，其中：所述外箱体的底端四角均固定安装有支撑柱，四个所述支撑柱的底端均固定安装有防滑垫。
作为本发明所述的煤与瓦斯突出模拟装置的一种优选方案，其中：所述外箱体的一侧固定安装有观察窗，所述观察窗为透明材料制成。
作为本发明所述的煤与瓦斯突出模拟装置的一种优选方案，其中：所述内箱体的一侧固定安装有换料板，所述换料板上开设有扣拉槽。
作为本发明所述的煤与瓦斯突出模拟装置的一种优选方案，其中：两个所述增压板上均固定安装有密封圈，两个所述密封圈均为橡胶材料制成。
作为本发明所述的煤与瓦斯突出模拟装置的一种优选方案，其中：所述外箱体的内部顶端中间固定安装有第一保护壳，所述第一保护壳内固定安装有照明灯，所述控制器电性连接两个所述照明灯。
作为本发明所述的煤与瓦斯突出模拟装置的一种优选方案，其中：所述外箱体的内部两侧均固定安装有第二保护壳，两个所述第二保护壳内均固定安装有摄像头，两个所述摄像头均电性连接所述控制器。
作为本发明所述的煤与瓦斯突出模拟装置的一种优选方案，其中：所述内箱体四边均开设有突出口，四个所述突出口内均固定安装有突出块。
与现有技术相比：通过将煤块放入内箱体内，进气口导入瓦斯气体，使用控制面板发送控制指令到控制器内，控制器控制液压推杆打开，液压推杆推动增压板移动，增压板使内箱体内的压力增大，当需要模拟地面钻探卸载构造应力的情况时，通过控制器控制电动推杆移动，电动推杆推动模拟钻头向下移动推动密封板，密封板带动第一弹簧收缩，从而模拟钻孔泄压的情况，再通过带动密封塞脱离内箱体，从而作为突出的启动装置，该煤与瓦斯突出模拟装置，能够同时模拟地面钻探提前卸载构造应力和瓦斯压力的情况，方便观察卸载后瓦斯突出的情况，模拟效果更好，使用更加安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明的正视图；
图2为本发明的剖视图；
图3为本发明图2中A处的放大图；
图4为本发明内部的正视图；
图5为本发明的背视图。
图中：100外箱体、110控制面板、120控制器、130显示屏、140维修门板、150把手、160支撑柱、170防滑垫、180观察窗、200内箱体、210第一弹簧、220密封板、230压力传感器、240换料板、241扣拉槽、250进气口、251压力表、300液压推杆、310增压板、320密封圈、400电动推杆、410模拟钻头、500密封塞、600第一保护壳、610照明灯、700第二保护壳、710摄像头、800突出口、810突出块。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供一种煤与瓦斯突出模拟装置，能够同时模拟地面钻探提前卸载构造应力和瓦斯压力的情况，方便观察卸载后瓦斯突出的情况，模拟效果更好，使用更加安全，请参阅图1、图2、图3和图4，包括：外箱体100、内箱体200、液压推杆300、电动推杆400和密封塞500；
请再次参阅图1、图2和图3，外箱体100的外部一侧固定安装有控制面板110、控制器120和显示屏130，控制面板110电性连接控制器120，控制器120电性连接显示屏130，具体的，外箱体100的外部一侧通过螺栓螺纹连接有控制面板110、控制器120和显示屏130，控制面板110电性输出连接控制器120，控制器120电性输出连接显示屏130，控制器120为KL8x微控制器，外箱体100用于防止内箱体200内喷出的瓦斯气体和煤块到处飞溅，控制面板110用于发送控制指令到控制器120中，控制器120用于接收控制指令控制其他装置，显示屏130用于显示装置的工作情况和内部各处的压力数值；
请再次参阅图2、图3和图4，外箱体100的内部固定安装内箱体200，内箱体200的顶端两侧开设的凹槽内分别固定安装有四个第一弹簧210，四个第一弹簧210的一侧均固定连接有密封板220，四个密封板220均活动连接内箱体200，且四个密封板220和内箱体200形成密闭结构，内箱体200的底端中间和顶端两侧均固定安装有压力传感器230，三个压力传感器230均电性连接控制器120，内箱体200的顶端固定连接有进气口250，进气口上固定安装有压力表251，具体的，外箱体100的内部通过螺栓螺纹连接内箱体200，内箱体200的顶端两侧开设的凹槽内分别焊接有四个第一弹簧210，四个第一弹簧210的一侧均焊接有密封板220，四个密封板220均旋转连接内箱体200，且四个密封板220和内箱体200形成密闭结构，内箱体200的底端中间和顶端两侧均嵌入连接有压力传感器230，三个压力传感器230均电性输出连接控制器120，内箱体200的顶端连通有进气口250，进气口250上嵌入连接有压力表251，压力传感器230为NS-P-I压力变送器，内箱体200用于容纳瓦斯气体和煤块，模拟地块内的情况，第一弹簧210用于推动密封板220向上顶紧，使密封板220能够在正常状态下封闭内箱体200，并且能够随第一弹簧210旋转，密封板220用于密封箱体，并且在需要时可以打开，模拟钻探过程中钻开的地面，压力传感器230用于感知内箱体200内的压力，并将压力信息上传到控制器120内，进气口250用于导入瓦斯气体，压力表251用于感知内箱体200内部的瓦斯气体压力；
请再次参阅图2和图4，外箱体100的内部两侧均固定安装液压推杆300，控制器120电性连接两个液压推杆300，两个液压推杆300均贯穿内箱体200固定连接有增压板310，具体的，外箱体100的内部两侧均通过螺栓螺纹连接液压推杆300，控制器120电性输出连接两个液压推杆300，两个液压推杆300均贯穿内箱体200通过螺栓螺纹连接有增压板310，液压推杆300用于推动增压板310移动，增压板310用于压缩内箱体200内的瓦斯气体和煤块，增大内箱体200内的构造应力；
请再次参阅图2和图4，外箱体100的内部顶端两侧均固定安装电动推杆400，两个电动推杆400的底端均固定安装有模拟钻头410，具体的，外箱体100的内部顶端两侧均通过螺栓螺纹连接电动推杆400，两个电动推杆400的底端均通过螺栓螺纹连接有模拟钻头410，电动推杆400用于带动模拟钻头410上下移动，模拟钻头410用于顶开密封板220，模拟钻孔钻头钻开地面卸载构造应力的情况；
请再次参阅图2和图3，内箱体200的一侧固定安装密封塞500，具体的，内箱体200的一侧插入连接密封塞500，密封塞500用于密封内箱体200，作为突出的启动装置；
在具体的使用时，通过将煤块放入内箱体200内，进气口250导入瓦斯气体，使用控制面板110发送控制指令到控制器120内，控制器120控制液压推杆300打开，液压推杆300推动增压板310移动，增压板310使内箱体200内的压力增大，当需要模拟地面钻探卸载构造应力的情况时，通过控制器120控制电动推杆400移动，电动推杆400推动模拟钻头410向下移动推动密封板220，密封板220带动第一弹簧210收缩，从而模拟钻孔泄压的情况，再通过带动密封塞500脱离内箱体200，从而作为突出的启动装置。
请参阅图5，外箱体100的一侧固定安装有维修门板140，维修门板140的一侧固定安装有把手150，具体的，外箱体100的一侧通过铰链焊接有维修门板140，维修门板140的一侧焊接有把手150，维修门板140用于方便打开维修外箱体100内部装置，把手150用于方便拉开维修门板140。
请再次参阅图1和图5，外箱体100的底端四角均固定安装有支撑柱160，四个支撑柱160的底端均固定安装有防滑垫170，具体的，外箱体100的底端四角均焊接有支撑柱160，四个支撑柱160的底端均粘合连接有防滑垫170，支撑柱160用于支撑外箱体100，防滑垫170用于防止支撑柱160滑动。
请再次参阅图1，外箱体100的一侧固定安装有观察窗180，观察窗180为透明材料制成，具体的，外箱体100的一侧嵌入连接有观察窗180，观察窗180为透明材料制成，观察窗180用于方便观察外箱体100内部情况。
请再次参阅图4，内箱体200的一侧固定安装有换料板240，换料板240上开设有扣拉槽241，具体的，内箱体200的一侧通过螺栓螺纹连接有换料板240，换料板240上开设有扣拉槽241，换料板240用于打开为内箱体200内添加瓦斯气体和煤块，扣拉槽241用于方便拉开换料板240。
请再次参阅图2，两个增压板310上均固定安装有密封圈320，两个密封圈320均为橡胶材料制成，具体的，两个增压板310上均嵌入连接有密封圈320，两个密封圈320均为橡胶材料制成，密封圈320用于密封增压板310和内箱体200的连接处。
请再次参阅图4，外箱体100的内部顶端中间固定安装有第一保护壳600，第一保护壳600内固定安装有照明灯610，控制器120电性连接两个照明灯610，具体的，外箱体100的内部顶端中间通过螺栓螺纹连接有第一保护壳600，第一保护壳600内通过螺栓螺纹连接有照明灯610，控制器120电性输出连接两个照明灯610，第一保护壳600用于保护照明灯610不受损坏，照明灯610用于为外箱体100内部提供照明。
请再次参阅图4，外箱体100的内部两侧均固定安装有第二保护壳700，两个第二保护壳700内均固定安装有摄像头710，两个摄像头710均电性连接控制器120，具体的，外箱体100的内部两侧均通过螺栓螺纹连接有第二保护壳700，两个第二保护壳700内均通过螺栓螺纹连接有摄像头710，两个摄像头710均电性输出连接控制器120，第二保护壳700用于保护摄像头710不受损坏，摄像头710用于拍摄外箱体100内部的图像视频，上传到控制器120中。
请再次参阅图2和图4，所述内箱体200四边均开设有突出口800，四个所述突出口800内均固定安装有突出块810，具体的，所述内箱体200四边均开设有突出口800，四个所述突出口800内均插入连接有突出块810，突出口800和突出块810用于模拟煤层薄弱易发生突出的地方。
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (9)
1.一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于，包括：外箱体(100)、内箱体(200)、液压推杆(300)、电动推杆(400)和密封塞(500)，所述外箱体(100)的外部一侧固定安装有控制面板(110)、控制器(120)和显示屏(130)，所述控制面板(110)电性连接所述控制器(120)，所述控制器(120)电性连接所述显示屏(130)，所述外箱体(100)的内部固定安装所述内箱体(200)，所述内箱体(200)的顶端两侧开设的凹槽内分别固定安装有四个第一弹簧(210)，四个所述第一弹簧(210)的一侧均固定连接有密封板(220)，四个所述密封板(220)均活动连接所述内箱体(200)，且四个所述密封板(220)和所述内箱体(200)形成密闭结构，所述内箱体(200)的底端中间和顶端两侧均固定安装有压力传感器(230)，三个所述压力传感器(230)均电性连接所述控制器(120)，所述内箱体(200)的顶端固定连接有进气口(250)，所述进气口(250)上固定安装有压力表(251)，所述外箱体(100)的内部两侧均固定安装所述液压推杆(300)，所述控制器(120)电性连接两个所述液压推杆(300)，两个所述液压推杆(300)均贯穿所述内箱体(200)固定连接有增压板(310)，所述外箱体(100)的内部顶端两侧均固定安装所述电动推杆(400)，两个所述电动推杆(400)的底端均固定安装有模拟钻头(410)，所述内箱体(200)的一侧固定安装所述密封塞(500)。
2.根据权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于，所述外箱体(100)的一侧固定安装有维修门板(140)，所述维修门板(140)的一侧固定安装有把手(150)。
3.根据权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于，所述外箱体(100)的底端四角均固定安装有支撑柱(160)，四个所述支撑柱(160)的底端均固定安装有防滑垫(170)。
4.根据权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于，所述外箱体(100)的一侧固定安装有观察窗(180)，所述观察窗(180)为透明材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于，所述内箱体(200)的一侧固定安装有换料板(240)，所述换料板(240)上开设有扣拉槽(241)。
6.根据权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于，两个所述增压板(310)上均固定安装有密封圈(320)，两个所述密封圈(320)均为橡胶材料制成。
7.根据权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于，所述外箱体(100)的内部顶端中间固定安装有第一保护壳(600)，所述第一保护壳(600)内固定安装有照明灯(610)，所述控制器(120)电性连接两个所述照明灯(610)。
8.根据权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于，所述外箱体(100)的内部两侧均固定安装有第二保护壳(700)，两个所述第二保护壳(700)内均固定安装有摄像头(710)，两个所述摄像头(710)均电性连接所述控制器(120)。
9.根据权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出模拟装置，其特征在于，所述内箱体(200)四边均开设有突出口(800)，四个所述突出口(800)内均固定安装有突出块(810)。
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