CN204041087U - 用于综放开采顶煤放出三维模拟实验的综放支架 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用于综放开采顶煤放出三维模拟实验的综放支架，主要由顶梁、底座、尾梁、支撑立柱、连接板、放煤挡板、侧护板和铰接模块组成。尾梁和放煤挡板置于顶梁和底座的一侧；支撑立柱上下两端分别与顶梁与底座焊接；连接板一端的端头与支撑立柱紧密咬合，另一端与铰接模块铰接。本实用新型解决了目前模拟用综放支架采用上下滑动式的放煤口时摩擦力过大和易发生卡矸的缺陷，实现了在综放开采顶煤放出三维模拟试验台中放煤口打开、关闭以及移架动作的模拟，结构简单，易于加工，操作方便，而且通过同时使用多个该支架进行不同的组合和操作顺序，可以实现对综放工作面顺序放煤、间隔放煤、单轮放煤、多轮放煤的模拟。

Description

用于综放开采顶煤放出三维模拟实验的综放支架

技术领域

本实用新型涉及对顶煤运移规律的研究，具体涉及一种用于综放开采顶煤放出三维模拟实验的综放支架。

背景技术

综合机械化放顶煤开采是一种高产、高效的开采厚煤层的采煤方法，综放工作面顶煤运移规律是放顶煤研究的难题也是关键问题。现场对顶煤运移规律的研究由于受到复杂地质条件、安全条件的限制很难精确得到其运移规律。现场工作面放顶煤支架大多体积庞大，其放煤和移架工序耗费人力较多，因此通过现场实际放煤支架的开门、放煤、关门的工序来研究顶煤三维放出规律，工作量十分繁重并且会影响实际生产，对煤炭生产造成损失。因此，对放顶煤的相关研究，现阶段大多通过数值模拟和相似模拟进行。但在数值模拟过程中，其建模和赋予参数大多要进行假设。假设过多或者假设不合理会直接影响数值模拟的准确性，导致其与实际结果产生较大偏差。另外，一些学者在实验室内进行了放顶煤相似模拟实验，但其放煤支架的尺寸过大，导致放煤支架与试验台的比例与设计相似比偏差过大，对实验结果产生较大的偏差。以往的放煤支架模型的放煤口设计多为上下滑动式，其开门和关门都需要克服放煤挡板和顶煤之间的滑动摩擦力，当顶煤高度过大时，导致摩擦力增大，开门、关门工序困难，使得关门时机难于把握，从而影响实验结果的准确性，应当把放煤支架开门、关门的滑动摩擦变为转动摩擦，这样才会使放煤支架的开门、关门程序更加自如、便于操作。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的不足，提供一种用于综放开采顶煤放出三维模拟实验的综放支架，该综放支架，可以逼真模拟现场生产中放煤支架的放煤过程，使得支架的开门、关门等过程操作自如，从而配合三维模拟实验完成对不同条件放煤过程的模拟。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种用于综放开采顶煤放出三维模拟实验的综放支架，主要由顶梁、底座、尾梁、支撑立柱、连接板、放煤挡板、侧护板和铰接模块组成，顶梁和底座水平设置，尾梁和放煤挡板置于顶梁和底座的一侧；尾梁和放煤挡板之间由尾梁铰接机构进行铰接连接；侧护板分别在顶梁和底座的左右两侧，与顶梁、底座和尾梁焊接；支撑立柱上下两端分别与顶梁与底座焊接密实；连接板一端的端头与支撑立柱紧密咬合，另一端与铰接模块铰接；铰接模块另一端与放煤挡板的内侧焊接。

尾梁与顶梁所呈角度为100°-130°，尾梁与顶梁以同一块弯折而成的钢板所构成。

尾梁铰接机构是一种以销轴连接的卯榫式铰接结构。

侧护板由厚度为1mm的高强度不锈钢贴片组成。

连接板一端的端头呈现半圆形内凹状，内凹口径恰好与支撑立柱的口径相同，保证连接板与支撑立柱紧密咬合。

铰接模块与连接板铰接的一端为槽口状。

在底座和尾梁之间还设有一对支撑斜柱，支撑斜柱是圆柱形细铁柱，两端分别与底座和尾梁焊接密实，将底座和尾梁连接在一起。

在底座上还有一连接板支撑柱，底部与底座焊接密实，其高度为：在连接板与支撑立柱紧密咬合时，连接板恰好与连接板支撑柱密实接触。

所述顶梁、底座、尾梁和放煤挡板所用均为8mm厚度的钢板。

本实用新型解决了目前模拟用综放支架采用上下滑动式的放煤口时摩擦力过大和易发生卡矸的缺陷，实现了在综放开采顶煤放出三维模拟试验台中放煤口打开、关闭以及移架动作的模拟，符合现场条件、增加了相似模拟的准确性，易于加工，操作方便，而且通过同时使用多个该支架进行不同的组合和操作顺序，可以实现对综放工作面顺序放煤、间隔放煤、单轮放煤、多轮放煤的模拟。本实用新型专利可用于散体、土体三维相似模拟试验中综放支架的模拟，放煤挡板与尾梁铰接机构内端的圆角设计将放煤支架开门、关门过程中的滑动摩擦变为转动摩擦，使得支架放煤工序变得简单易行，放煤挡板与尾梁铰接机构外端的直角设计，避免了支架回转过程中放煤挡板回转角度过大，导致尾梁翘起而无法进行下次开门的问题。

附图说明

当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本实用新型。此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型整体结构示意图，

图2为侧护板去除后的立体示意图，

图3为侧护板去除后的侧视图，

图4为图3的左视图，

图5为侧护板、尾梁、放煤挡板去除后内部结构示意图，

图6为本实用新型使用多个支架的斜视示意图。

图中：1.顶梁，2.底座，3.尾梁，4.支撑立柱，5.连接板，6.放煤挡板，7.侧护板，8.支撑斜柱，9.铰接模块，10.尾梁铰接机构，11.连接板支撑柱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1至图5所示，本实用新型主要由顶梁1、底座2、尾梁3、支撑立柱4、连接板5、放煤挡板6、侧护板7和铰接模块9组成。顶梁1和底座2水平设置，尾梁3和放煤挡板6置于顶梁1和底座2的一侧，尾梁3与顶梁1所呈角度为100°-130°，尾梁3与顶梁1可以以同一块弯折而成的钢板所构成，顶梁1和尾梁3过渡处保持一定的圆滑角度。尾梁3和放煤挡板6之间由尾梁铰接机构10进行铰接连接，在附图的实施例中，尾梁铰接机构10是一种以销轴连接的卯榫式铰接结构，实际应用中也可以是其他形状的铰接结构。侧护板7由厚度为1mm的高强度不锈钢贴片组成，侧护板7分别在顶梁1和底座2的左右两侧，与顶梁1、底座2和尾梁3焊接，用于阻挡相邻支架放煤时煤矸的窜入，便于相似模拟时移架工序的进行。侧护板7的边缘与顶梁1和尾梁3的外边缘重合无缝焊接。支撑立柱4上下两端分别与顶梁1与底座2焊接密实。连接板5一端的端头呈现半圆形内凹状，内凹口径恰好与支撑立柱4的口径相同，保证连接板5与支撑立柱4可紧密咬合。连接板5另一端与铰接模块9铰接,可以以铰接点为圆心，在适当的范围内转动。铰接模块9与连接板5铰接的一端为槽口状，另一端与放煤挡板6的内侧焊接。在底座2和尾梁3之间还设有一对支撑斜柱8，支撑斜柱8是圆柱形细铁柱，两端分别与底座2和尾梁3焊接密实，将底座2和尾梁3连接在一起。支撑斜柱8的作用是用于支撑尾梁3，保证尾梁3在顶煤压力下的稳定性。在底座2上还有一连接板支撑柱11，底部与底座2焊接密实，其高度为：在连接板5与支撑立柱4紧密咬合时，连接板5恰好与连接板支撑柱11密实接触。工作时，当连接板5转动到与尾梁3或连接板支撑柱11接触时，连接板的转动行为被限制，停止转动。

所述顶梁1、底座2、尾梁3、放煤挡板6所用的钢板厚度均为8mm。

制作本实用新型：顶梁1和尾梁3是由一块钢板切缝后弯折120°左右再焊接而成。底座2与顶梁1通过支撑立柱4焊接相连，支撑立柱4焊接时保证方向竖直。放煤挡板6与尾梁3末端铰接相连，放煤挡板6可以以尾梁铰接机构10为中心，适当转动，铰接机构10设计时，靠近放煤挡板6外侧的外棱要保持90°，避免放煤挡板6回转模拟关门过程时回转角度过大，导致放煤挡板6翘起，无法进行下次开门。靠近尾梁3内侧的位置为倒角，要进行打磨，使其保持圆滑，便于放煤挡板6的向内开启。尾梁3与底座2通过支撑斜柱8焊接相连。所述尾梁3与放煤挡板6的铰接方式为：在尾梁3尾部打孔，贯穿尾梁3的宽度方向，并且尾梁3宽度中部切槽，放煤挡板6前端留设一突出部位，突出部位也打孔，小孔内径与尾梁3尾部孔内径相同，用一细钢轴穿过尾梁3尾部和放煤挡板6前端的孔，尾梁3和放煤挡板6通过此细钢轴铰接。铰接后将钢轴的左右两端封死，固定其位置，避免其移动。

当需要进行放煤支架开门工序时，用钩子将连接板5向上勾，使连接板5以铰接模块9为圆心向上转动，同时带动放煤挡板6以尾梁铰接机构10为圆心转动，使放煤挡板6向外转动，此时放煤口打开。当需要进行放煤支架关门工序时，用钩子将连接板5向下压，此时连接板5以铰接模块9向下转动，同时带动放煤挡板6以尾梁铰接机构10为圆心向支架后方转动，此时放煤口关闭。

图6所示为本实用新型多个支架的斜视图，多个支架并排排列模拟现实生产中的放顶煤工作面，用钩子钩住支撑立柱4并向所移架方向水平拉拽，可以模拟移架过程。

本实用新型是这样工作的：

实验时，先进行试样的调试与安设，用手指向上推动连接板5，使连接板5的运动带动放煤挡板6的转动，此时放煤口打开，再用手指向下按动连接板5，使连接板5的运动带动放煤挡板6反向转动，此时放煤口关闭，检查放煤挡板转动过程是否转动自如，调试完毕后进行试样的安设，确定需要模拟工作面的宽度w。用w比上单个支架试样的宽度n，得到所需要的支架数量w/n＝m，将m个支架从端头依次紧密并排摆放，直到满足所需工作面支架数量。

模拟放煤工序时，为了消除边界效应，应当保留上下端头若干个支架上方顶煤的完整性，因此，不开启上下端头若干个支架的放煤口，当模拟顺序放煤时，从端头支架后的第一个支架开始放煤，用钩子将连接板5向上挑起，连接板5的运动会带动放煤挡板6的转动，此时放煤口打开，当看到有连续矸石从放煤口放出时，用钩子将连接板5向下按压，连接板5的运动会带动放煤挡板6的反向转动，此时放煤口关闭，这样一个支架的放煤过程模拟完毕，接着依次重复上述过程，完成剩余支架的放煤工序，当模拟间隔放煤时(以间隔2支架放煤为例)，第一个放煤支架完成放煤工序时，对其间隔两个架距的支架进行放煤工序，即第4个放煤支架进行放煤工序，依次类推可以模拟间隔放煤过程。

放煤完成后进行移架工序，本试样可以模拟顺序移架和间隔移架过程。当进行顺序移架时，先用钩子钩住第一个支架的支撑立柱，向着移架方向水平拉拽，完成第一个夹子的移架，一次按顺序重复上述过程，直到最后一个支架完成移架，此顺序移架过程模拟完毕。当模拟间隔移架时(以间隔两个支架移架为例)，第一个支架完成移架工序后，对其间隔两个架距的支架进行移架工序，即第4个支架进行移架工序，依次类推可以模拟间隔移架过程。

Claims (9)

1.一种用于综放开采顶煤放出三维模拟实验的综放支架，主要由顶梁(1)、底座(2)、尾梁(3)、支撑立柱(4)、连接板(5)、放煤挡板(6)、侧护板(7)和铰接模块(9)组成，其特征在于：顶梁(1)和底座(2)水平设置，尾梁(3)和放煤挡板(6)置于顶梁(1)和底座(2)的一侧；尾梁(3)和放煤挡板(6)之间由尾梁铰接机构(10)进行铰接连接；侧护板(7)分别在顶梁(1)和底座(2)的左右两侧，与顶梁(1)、底座(2)和尾梁(3)焊接；支撑立柱(4)上下两端分别与顶梁(1)与底座(2)焊接密实；连接板(5)一端的端头与支撑立柱(4)紧密咬合，另一端与铰接模块(9)铰接；铰接模块(9)另一端与放煤挡板(6)的内侧焊接。

2.根据权利要求1所述的综放支架，其特征在于：尾梁(3)与顶梁(1)所呈角度为100°-130°，尾梁(3)与顶梁(1)以同一块弯折而成的钢板所构成。

3.根据权利要求1所述的综放支架，其特征在于：尾梁铰接机构(10)是一种以销轴连接的卯榫式铰接结构。

4.根据权利要求1所述的综放支架，其特征在于：侧护板(7)由厚度为1mm的高强度不锈钢贴片组成。

5.根据权利要求1所述的综放支架，其特征在于：连接板(5)一端的端头呈现半圆形内凹状，内凹口径恰好与支撑立柱(4)的口径相同，保证连接板(5)与支撑立柱(4)紧密咬合。

6.根据权利要求1或5所述的综放支架，其特征在于：铰接模块(9)与连接板(5)铰接的一端为槽口状。

7.根据权利要求1所述的综放支架，其特征在于：在底座(2)和尾梁(3)之间还设有一对支撑斜柱(8)，支撑斜柱(8)是圆柱形细铁柱，两端分别与底座(2)和尾梁(3)焊接密实，将底座(2)和尾梁(3)连接在一起。

8.根据权利要求1或7所述的综放支架，其特征在于：在底座(2)上还有一连接板支撑柱(11)，底部与底座(2)焊接密实，其高度为：在连接板(5)与支撑立柱(4)紧密咬合时，连接板(5)恰好与连接板支撑柱(11)密实接触。

9.根据权利要求1所述的综放支架，其特征在于：所述顶梁(1)、底座(2)、尾梁(3)和放煤挡板(6)所用均为8mm厚度的钢板。