CN112177651A - 一种模拟大采高条件下的自动采煤设备 - Google Patents

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李珉
王中胜
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    • E21F17/185—Rock-pressure control devices with or without alarm devices; Alarm devices in case of roof subsidence

Abstract

本发明公开了一种模拟大采高条件下的自动采煤设备，包括采煤模拟装置和位于其后侧的液压支架模拟装置；液压支架模拟装置包括底板、顶板、竖直设置在底板和顶板之间的应力计量器、以及与底板和顶板铰接的挡板；采煤模拟装置包括滚筒、驱动滚筒转动的驱动装置，滚筒通过传动轴与铰接支座相连，铰接支座固定于所述底板上；底板的底部设置有带动底板移动的轮体。本发明设计了自动开挖、自动推进的采煤模拟装置，可以实现完全模拟煤炭实际开采速度开挖煤层，提高了实验的科学性；设计了可监测顶板压力、提供支护高度的液压支架模拟装置，可以监测煤层开挖后顶板应力特征；保证采煤机和支架同步推进的运移装置，操作简单方便，合理性更高。

Description

一种模拟大采高条件下的自动采煤设备
技术领域
本发明属于煤矿安全开采的技术领域，尤其涉及一种模拟大采高条件下的自动采煤设备。
背景技术
相似模拟模型和装置用于模拟地下煤层开挖过程，通过模拟人工开挖煤层及煤层上方岩层的变化情况，来推测实际开挖过程中煤层顶板岩层的变化情况，所以称之为相似模型。但是现有技术中的相似模型存在如下缺陷：
首先，相似模拟目前主要研究顶底板的应力特征，顶板的垮落特征等，但是目前还没有能够模拟工作面采场支架模拟装置以及它的运移和应力监测系统和方法，对于相似模拟实验的结果影响较大。
其次，现行的模拟支架普适性不高，特别对于模拟采高大于5m的工作面，模拟支架很容易失稳，不能提供足够的支撑力，且移动不方便，操作性不强。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种模拟大采高条件下的自动采煤设备，可以提高实验准确性，大大降低工作强度，使实验更加智能化。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种模拟大采高条件下的自动采煤设备，设置在相似模拟模型中，包括采煤模拟装置和位于其后侧的液压支架模拟装置；所述液压支架模拟装置包括底板、顶板、竖直设置在所述底板和顶板之间的应力计量器、以及与所述底板和顶板铰接的挡板；所述采煤模拟装置包括滚筒、驱动所述滚筒转动的驱动装置，所述滚筒通过传动轴与铰接支座相连，所述铰接支座固定于所述底板上；所述底板的底部设置有带动底板移动的轮体。
进一步的，所述应力计量器包括壳体和设置在其内部的内柱，所述内柱可在所述壳体内自由上下滑动，所述内柱的顶部与所述顶板固定连接，在所述壳体的底端连接有液压枕，并且所述液压枕覆盖所述壳体的底端，所述液压枕通过导线经由所述壳体底部的通孔与外部连接。
进一步的，所述挡板包括第一挡板和第二挡板，所述第一挡板的上端与所述顶板的后端铰接，所述第一挡板的下端与第二挡板的顶端相铰接，所述第二挡板的底端与所述底板相连。
具体地，所述滚筒分为左右对称的两部分，其中间为与齿轮啮合连接的同步带，在所述滚筒上设置有螺旋叶片，左右两部分滚筒上的螺旋叶片的旋转方向反向设置。
优选的，所述滚筒驱动装置包括驱动电机、与该驱动电机连接的驱动轴、与所述驱动轴同轴连接的连接轴，所述连接轴固定有所述同步带啮合连接的齿轮。
可选的，所述应力计量器的数量为两个，并且并排设置。
由上，本发明的模拟大采高条件下的自动采煤设备至少具有如下有益效果：
首先，设计了自动开挖、自动推进的采煤模拟装置，可以实现完全模拟煤炭实际开采速度开挖煤层，提高了实验的科学性，人工作业大大降低。
其次，设计了可监测顶板压力、提供支护高度的液压支架模拟装置，可以监测煤层开挖后顶板应力特征，对于大采高条件下的顶板活动规律提供很好的依据。
最后，设计了保证采煤机和支架同步推进的运移装置，操作简单方便，合理性更高。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明的模拟大采高条件下的自动采煤设备的结构示意图；
图2为本发明的模拟大采高条件下的自动采煤设备的液压支架模拟装置的结构示意图；
图3为本发明的模拟大采高条件下的自动采煤设备的采煤模拟装置的结构示意图。
图中：1-顶板；2-底板；3-壳体；4-内柱；5-液压枕；6-通孔；7-导线；8-立柱；9-第一挡板；10-第二挡板；11-销轴；12-驱动轴；13-连接轴；14-同步带；15-滚筒；16-螺旋叶片；17-传动轴；18-铰接支座；19-轮体。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
如图1-3所示，本发明的模拟大采高条件下的自动采煤设备设置在相似模拟模型中，相似模拟模型包括架体、设置在架体上的煤层及设置在其底部的两侧的支撑轨道，设置于煤层上部和下部的其他岩层，模拟大采高条件下的自动采煤设备设置在煤层中，在支撑轨道上运行，本发明的模拟大采高条件下的自动采煤设备包括采煤模拟装置和位于其后侧的液压支架模拟装置，液压支架模拟装置包括底板2、顶板1、应力计量器、挡板，其中，应力计量器的顶部和底部分别与顶板1和底板2连接，挡板包括第一挡板9和第二挡板10，第一挡板9的上端与顶板1的后端铰接，第一挡板9的下端通过销轴11与第二挡板10的顶端铰接，第二挡板10的底端铰接于底板2。
本发明的应力计量器为并排设置的两个，应力计量器包括壳体3和设置在其内部的内柱4，内柱4可在壳体3内自由上下滑动，与外围外壳滑动摩擦，内柱4与外壳3表面均十分光滑，摩擦力极小，不影响应力测量，内柱4的顶部与顶板1固定连接，在壳体3的底端连接有液压枕5，并且液压枕5覆盖壳体3的底端，液压枕5通过导线7经由所述壳体底部的通孔6与外部连接。采煤过程中，顶板1下沉导致内柱4下滑，对液压枕5产生挤压，从而测量顶板压力。另外，壳体3的底端通过立柱8固定在底板2上。
在自由状态下，所述顶板1与壳体3的顶端之间的距离为20mm，所述内柱4的直径为8mm，高度为20mm，壳体3的厚度为6mm，底板2上的立柱8的高度为30mm，底板2的长度为70mm，顶板1的长度为70mm，两挡板的长度为50mm，在底板2的底部设置有轮体19，轮体19与动力驱动装置相连，用于带动轮体19在支撑轨道上转动，进而带动底板2移动。
本发明的采煤机模拟装置包括滚筒15、滚筒驱动装置，其中，滚筒15分为左右对称的两部分，中间为同步带14，在滚筒15上设置有螺旋叶片16，左右两部分滚筒上的螺旋叶片16的旋转方向反向设置，即相对于同步带14对称设置，滚筒15通过传动轴17与铰接支座18相连，铰接支座18固定于底板2上，所述铰接支座18在不影响滚筒转动的情况下随着底板2的移动进行移动，从而保证了采煤机的运移。滚筒驱动装置包括驱动电机、与该驱动电机连接的驱动轴12、与所述驱动轴12同轴连接的连接轴13，所述连接轴13固定有所述同步带14啮合连接的齿轮，通过驱动电机带动驱动轴12、连接轴13和齿轮转动，进而带动同步带14及滚筒15转动。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种模拟大采高条件下的自动采煤设备，设置在相似模拟模型中，其特征在于，包括采煤模拟装置和位于其后侧的液压支架模拟装置；
所述液压支架模拟装置包括底板、顶板、竖直设置在所述底板和顶板之间的应力计量器、以及与所述底板和顶板铰接的挡板；
所述采煤模拟装置包括滚筒、驱动所述滚筒转动的驱动装置，所述滚筒通过传动轴与铰接支座相连，所述铰接支座固定于所述底板上；
所述底板的底部设置有带动底板移动的轮体。
2.如权利要求1所述的模拟大采高条件下的自动采煤设备，其特征在于，所述应力计量器包括壳体和设置在其内部的内柱，所述内柱可在所述壳体内自由上下滑动，所述内柱的顶部与所述顶板固定连接，在所述壳体的底端连接有液压枕，并且所述液压枕覆盖所述壳体的底端，所述液压枕通过导线经由所述壳体底部的通孔与外部连接。
3.如权利要求1所述的模拟大采高条件下的自动采煤设备，其特征在于，所述挡板包括第一挡板和第二挡板，所述第一挡板的上端与所述顶板的后端铰接，所述第一挡板的下端与第二挡板的顶端相铰接，所述第二挡板的底端与所述底板相连。
4.如权利要求1所述的模拟大采高条件下的自动采煤设备，其特征在于，所述滚筒分为左右对称的两部分，其中间为与齿轮啮合连接的同步带，在所述滚筒上设置有螺旋叶片，左右两部分滚筒上的螺旋叶片的旋转方向反向设置。
5.如权利要求4所述的模拟大采高条件下的自动采煤设备，其特征在于，所述滚筒驱动装置包括驱动电机、与该驱动电机连接的驱动轴、与所述驱动轴同轴连接的连接轴，所述连接轴固定有所述同步带啮合连接的齿轮。
6.如权利要求1所述的模拟大采高条件下的自动采煤设备，其特征在于，所述应力计量器的数量为两个，并且并排设置。
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