CN112796750B - 相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置 - Google Patents

相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112796750B
CN112796750B CN202011625352.8A CN202011625352A CN112796750B CN 112796750 B CN112796750 B CN 112796750B CN 202011625352 A CN202011625352 A CN 202011625352A CN 112796750 B CN112796750 B CN 112796750B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lifting
motor
cross beam
coal
sliding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011625352.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112796750A (zh
Inventor
康向涛
高璐
唐猛
孔德中
马振乾
王子一
江明泉
吴佳楠
余婕
尚延龙
马瑞帅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guizhou University
Original Assignee
Guizhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guizhou University filed Critical Guizhou University
Priority to CN202011625352.8A priority Critical patent/CN112796750B/zh
Publication of CN112796750A publication Critical patent/CN112796750A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112796750B publication Critical patent/CN112796750B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C25/00—Cutting machines, i.e. for making slits approximately parallel or perpendicular to the seam
    • E21C25/06—Machines slitting solely by one or more cutting rods or cutting drums which rotate, move through the seam, and may or may not reciprocate
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C25/00—Cutting machines, i.e. for making slits approximately parallel or perpendicular to the seam
    • E21C25/06—Machines slitting solely by one or more cutting rods or cutting drums which rotate, move through the seam, and may or may not reciprocate
    • E21C25/10—Rods; Drums
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C31/00—Driving means incorporated in machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam
    • E21C31/02—Driving means incorporated in machines for slitting or completely freeing the mineral from the seam for cutting or breaking-down devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
    • G01N3/12—Pressure testing

Abstract

本发明提供了一种相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置，包括横梁，所述横梁上设有滑槽，滑槽内设有滑动机构，滑动机构伸出滑槽的部分设有升降机构，升降机构下部设有伸缩旋进机构。本发明操作方便，提高了实验效率，加快了后续开采工程的启动；通过操作机械进行模拟煤岩层开挖，提高了自动化程度，降低了失误率，使实验时间便于控制；通过机械开挖，能够准确模拟采煤机推进和回采的动作，提高了实验过程与现场开采工况的相似性，减小了实验误差；避免了人工进行煤岩层开挖的失误，减小了安全隐患。另外，本发明没有改变横梁的主体结构，横梁仍然能用于所有实验台上，适用范围广。

Description

相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置
技术领域
本发明涉及地质岩层相似模拟实验装置，具体涉及一种相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置。
背景技术
在煤层开采工作中，由于大多数煤开采工作发生在地下，由采动引起的覆岩结构动态变化与地表沉降规律难以直观监测，而通过现场实测所占用的周期又长，同时消耗人力、物力和财力又大。因此，需要借助相似模拟实验装置进行煤岩层相似材料的铺设成型，并进行相关实验数据的检测和分析，进而指导生产实践。
例如，公开号为CN208239213U的中国专利公开了一种矿山压力及岩层控制相似模拟试验装置，该装置包括底座和框架，框架上端通螺杆连接有加压横梁，加压横梁上设有多个液压千斤顶，液压千斤顶上设有加压平面。实验时，在底座上做好煤岩层模型后，通过液压千斤顶驱动加压平面对模型进行加压，然后进行模拟煤层开挖步骤，同时通过模型内预埋的应变片收集应力数据进行分析。
可见，目前的煤层相似模拟试验中，模拟煤层开挖的步骤主要采用人工完成，存在以下问题：(1)操作极不方便，不仅不利于提高实验效率，而且失误率高，容易导致拖长实验时间，而实验时间的长短直接影响开采工程启动的时间，直接影响工程进度；(2)容易产生人为失误，导致煤岩层模型崩塌、实验台倾翻，存在安全隐患；(3)不能模拟采煤机推进和回采等动作，与工程现场的机械采煤工况不同，存在实验误差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置，包括横梁，所述横梁上设有滑槽，滑槽内设有滑动机构，滑动机构伸出滑槽的部分设有升降机构，升降机构下部设有伸缩旋进机构。
所述滑动机构包括滑块、行进电机、行进齿轮、齿条，滑块一端设于滑槽内，另一端伸出滑槽，滑槽的槽口设有限位坎，限位坎侧面与滑块接触，行进电机固定于滑块上，行进电机的输出端与行进齿轮连接，行进齿轮与齿条啮合，齿条固定于滑槽内。
所述滑槽上方设有压板，压板通过螺栓固定在横梁上，压板下端面与滑块接触。
所述升降机构包括螺杆、套筒、升降齿轮、升降电机、导向杆，套筒套设于螺杆上并与螺杆啮合，套筒、升降齿轮与滑动机构转动连接，套筒外侧与升降齿轮啮合，升降齿轮与升降电机连接，升降电机固定于滑动机构上，导向杆与滑动机构滑动连接，导向杆、螺杆下端与伸缩旋进机构连接。
所述螺杆上端还设有限位块。
所述螺杆位于导向杆与横梁之间的区域内。
所述伸缩旋进机构包括伸缩杆、旋进电机、滚筒，伸缩杆的固定端与升降机构下端连接，伸缩杆的移动端与旋进电机连接，旋进电机的输出端与滚筒连接，滚筒上设有多个切割齿。
所述滚筒上周向相邻的切割齿的轴向位置相互错开。
所述切割齿为锥状凸起。
所述伸缩杆为电动伸缩杆。
本发明的有益效果在于：
本发明操作方便，提高了实验效率，加快了后续开采工程的启动；通过操作机械进行模拟煤岩层开挖，提高了自动化程度，降低了失误率，使实验时间便于控制；通过机械开挖，能够准确模拟采煤机推进和回采的动作，提高了实验过程与现场开采工况的相似性，减小了实验误差；避免了人工进行煤岩层开挖的失误，减小了安全隐患。另外，本发明没有改变横梁的主体结构，横梁仍然能用于所有实验台上，适用范围广。
附图说明
图1是本发明安装在实验台框架上的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图。
图中：1-实验台框架；2-横梁；3-滑槽；4-滑动机构；5-升降机构；6-伸缩旋进机构；7-滑块；8-行进电机；9-行进齿轮；10-齿条；11-限位坎；12-压板；13-螺杆；14-套筒；15-升降齿轮；16-升降电机；17-导向杆；18-限位块；19-伸缩杆；20-旋进电机；21-滚筒；22-切割齿。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1～2所示为本发明的结构示意图：
本发明提供了一种相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置，包括横梁2，所述横梁2上设有滑槽3，滑槽3内设有滑动机构4，滑动机构4伸出滑槽3的部分设有升降机构5，升降机构5下部设有伸缩旋进机构6。
使用时，横梁2连接在实验台框架1上，横梁2下方可以设置千斤顶、压板12对模型进行加压，滑动机构4可沿着横梁2长度方向移动，移动至模拟煤层开挖的开采位置后，通过升降机构5调节伸缩旋进机构6的高度，使伸缩旋进机构6对准所需开采的煤岩层，然后开启伸缩旋进机构6进行模拟煤层开挖。
本发明操作方便，提高了实验效率，加快了后续开采工程的启动；通过操作机械进行模拟煤岩层开挖，提高了自动化程度，降低了失误率，使实验时间便于控制；通过机械开挖，能够准确模拟采煤机推进和回采的动作，提高了实验过程与现场开采工况的相似性，减小了实验误差；避免了人工进行煤岩层开挖的失误，减小了安全隐患。另外，本发明没有改变横梁2的主体结构，横梁2仍然能用于所有实验台上，适用范围广。
所述滑动机构4包括滑块7、行进电机8、行进齿轮9、齿条10，滑块7一端设于滑槽3内，另一端伸出滑槽3，滑槽3的槽口设有限位坎11，限位坎11侧面与滑块7接触，行进电机8固定于滑块7上，行进电机8的输出端与行进齿轮9连接，行进齿轮9与齿条10啮合，齿条10固定于滑槽3内。行进电机8驱动行进齿轮9在齿条10上运动，便于控制移动距离，通过行进齿轮9与齿条10啮合，当行进电机8不启动时便于锁定位置，便于准确控制开挖位置。
所述滑槽3上方设有压板12，压板12通过螺栓固定在横梁2上，压板12下端面与滑块7接触。通过压板12提高滑块7的安装刚性，减小振动，卸下压板12即可拆装滑块7，便于滑块7的拆装。
所述升降机构5包括螺杆13、套筒14、升降齿轮15、升降电机16、导向杆17，套筒14套设于螺杆13上并与螺杆13啮合，套筒14、升降齿轮15与滑动机构4转动连接，套筒14外侧与升降齿轮15啮合，升降齿轮15与升降电机16连接，升降电机16固定于滑动机构4上，导向杆17与滑动机构4滑动连接，导向杆17、螺杆13下端与伸缩旋进机构6连接。通过升降电机16驱动升降齿轮15、套筒14转动，从而使螺杆13上下运动，高度控制方便，且提高了准确性；通过套筒14与螺杆13的螺纹承受螺杆13、导向杆17与伸缩旋进机构6的重力，增大了受力面积，保证了刚度和强度；导向杆17不仅可以使升降过程稳定，还能稳定伸缩旋进机构6的朝向，提高了装置的稳定性。
所述螺杆13上端还设有限位块18。防止螺杆13向下掉出，提高了安全性。
所述螺杆13位于导向杆17与横梁2之间的区域内。导向杆17的重力与伸缩旋进机构6的重力部分相互平衡，减小螺杆13所受的弯矩，提高装置的稳定性。
所述伸缩旋进机构6包括伸缩杆19、旋进电机20、滚筒21，伸缩杆19的固定端与升降机构5下端连接，伸缩杆19的移动端与旋进电机20连接，旋进电机20的输出端与滚筒21连接，滚筒21上设有多个切割齿22。通过伸缩杆19调节开挖深度，由旋进电机20驱动滚筒21转动对煤岩层进行切割，便于模拟现场采煤机推进和回采的动作，提高了实验过程与现场开采工况的相似性。
所述滚筒21上周向相邻的切割齿22的轴向位置相互错开。提高煤岩层开挖的均匀性。
所述切割齿22为锥状凸起。提高切割齿22的强度。
所述伸缩杆19为电动伸缩杆19。相比于液压伸缩杆19，减小了密封要求，保证了移动端对杂物的适应能力，避免滚筒21切割下的颗粒物破坏密封，导致伸缩杆19故障。

Claims (7)

1.一种相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置，其特征在于：包括横梁(2)，所述横梁(2)上设有滑槽(3)，滑槽(3)内设有滑动机构(4)，滑动机构(4)伸出滑槽(3)的部分设有升降机构(5)，升降机构(5)下部设有伸缩旋进机构(6)；
所述升降机构(5)包括螺杆(13)、套筒(14)、升降齿轮(15)、升降电机(16)、导向杆(17)，套筒(14)套设于螺杆(13)上并与螺杆(13)啮合，套筒(14)、升降齿轮(15)与滑动机构(4)转动连接，套筒(14)外侧与升降齿轮(15)啮合，升降齿轮(15)与升降电机(16)连接，升降电机(16)固定于滑动机构(4)上，导向杆(17)与滑动机构(4)滑动连接，导向杆(17)、螺杆(13)下端与伸缩旋进机构(6)连接；
所述伸缩旋进机构(6)包括伸缩杆(19)、旋进电机(20)、滚筒(21)，伸缩杆(19)的固定端与升降机构(5)下端连接，伸缩杆(19)的移动端与旋进电机(20)连接，旋进电机(20)的输出端与滚筒(21)连接，滚筒(21)上设有多个切割齿(22)；
横梁(2)下方设置千斤顶、压板(12)。
2.如权利要求1所述的相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置，其特征在于：所述滑动机构(4)包括滑块(7)、行进电机(8)、行进齿轮(9)、齿条(10)，滑块(7)一端设于滑槽(3)内，另一端伸出滑槽(3)，滑槽(3)的槽口设有限位坎(11)，限位坎(11)侧面与滑块(7)接触，行进电机(8)固定于滑块(7)上，行进电机(8)的输出端与行进齿轮(9)连接，行进齿轮(9)与齿条(10)啮合，齿条(10)固定于滑槽(3)内。
3.如权利要求2所述的相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置，其特征在于：所述滑槽(3)上方设有压板(12)，压板(12)通过螺栓固定在横梁(2)上，压板(12)下端面与滑块(7)接触。
4.如权利要求1所述的相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置，其特征在于：所述螺杆(13)上端还设有限位块(18)。
5.如权利要求1所述的相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置，其特征在于：所述螺杆(13)位于导向杆(17)与横梁(2)之间的区域内。
6.如权利要求1所述的相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置，其特征在于：所述滚筒(21)上周向相邻的切割齿(22)的轴向位置相互错开。
7.如权利要求1所述的相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置，其特征在于：所述切割齿(22)为锥状凸起。
CN202011625352.8A 2020-12-30 2020-12-30 相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置 Active CN112796750B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011625352.8A CN112796750B (zh) 2020-12-30 2020-12-30 相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011625352.8A CN112796750B (zh) 2020-12-30 2020-12-30 相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112796750A CN112796750A (zh) 2021-05-14
CN112796750B true CN112796750B (zh) 2023-06-13

Family

ID=75807744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011625352.8A Active CN112796750B (zh) 2020-12-30 2020-12-30 相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112796750B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113266350B (zh) * 2021-07-20 2021-11-12 江苏东超耐磨材料有限公司 一种立柱升降式矿山采石装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3402519B2 (ja) * 1994-07-12 2003-05-06 西松建設株式会社 シールド掘進模型試験方法及びその装置
JP3504435B2 (ja) * 1996-05-08 2004-03-08 国土総合建設株式会社 軟弱土の代用としての透明な模擬土及びこれを用いた軟弱土内部の地盤試験方法
CN104949829B (zh) * 2015-06-30 2017-07-14 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司 一种模拟水下土体切削与耙齿优化的多功能设备
CN205104145U (zh) * 2015-11-10 2016-03-23 西安科技大学 一种采矿物理相似模拟实验采煤装置
CN107121536A (zh) * 2017-04-26 2017-09-01 河南理工大学 一种三维相似材料模拟实验中覆岩裂隙钻孔观测系统
CN109883840A (zh) * 2019-03-29 2019-06-14 浙江大学 一种双线盾构隧道下穿施工引起的地下管线变形试验系统
CN110658092B (zh) * 2019-11-08 2021-06-08 中国矿业大学 一种提升钢丝绳内部多丝性能测试装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112796750A (zh) 2021-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108226447B (zh) 煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置及试验方法
CN111220788B (zh) 工作面巷旁切顶留巷相似材料模拟试验系统及使用方法
CN110646280B (zh) 适用于煤层回采及充填模拟的试验系统和方法
Gong et al. Development of a mechanical rock breakage experimental platform
CN105223337B (zh) 采空区裂隙圈形态的三维模拟方法
CN207032342U (zh) 一种地质勘测土壤覆土压实设备
CN104713738B (zh) 一种双向多角度智能翻转模型试验装置及试验方法
CN112796750B (zh) 相似模拟实验中煤岩层的自动开挖装置
CN108760370B (zh) 多角度倾斜岩层巷道支护相似模拟试验装置及试验方法
CN111157388B (zh) 一种可模拟刀盘各位置刀具行为的试验台
CN112763694B (zh) 一种矿井开采动态扰动的二维相似模拟试验装置和方法
CN108398330B (zh) 矿柱支撑系统动载稳定性试验系统及试验方法
Li et al. Study on stability of stope surrounding rock under repeated mining in close-distance coal seams
CN116539404B (zh) 高应力岩体孔内破岩试验装置及岩体可切割性评价方法
CN210123360U (zh) 一种矿山地质岩石取样装置
CN204228069U (zh) 一种地下空间顶板下沉位移监测装置
CN207798824U (zh) 用于研究开采与地面沉陷关系的实验装置
CN203285464U (zh) 煤矿井下掘进掩护支架
CN113008683B (zh) 一种模拟采动非均布加载的实验装置及方法
CN111208010B (zh) 模拟顶板岩层回转破断试验方法
CN206693912U (zh) 一种煤矿巷道底板锚固孔钻进模拟实验装置
CN210037234U (zh) 一种连续采煤机截割性能试验台
CN113188908B (zh) 一种预支撑精准卸压感知煤层回采模拟试验装置及方法
CN112213181A (zh) 一种充填留巷巷旁体侧向受力监测模拟方法
CN110985117A (zh) 一种矸石充填捣实装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant