CN207964817U - 模拟煤炭地下开采影响岩层及地表移动的三维试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟煤炭地下开采影响岩层及地表移动的三维试验装置，该装置包括外框架、加压机构、拉拔机构、煤层模拟部分；所述煤层模拟部分设置在所述外框架的内部，其上表面还填充有煤层相似材料，其中，所述煤层模拟部分包括多个开采煤组块和多个预留煤柱组件，所述加压机构设置在所述外框架的顶部，且所述加压机构通过加压位置调节单元与所述外框架相连接，所述拉拔机构设置在所述外框架的底部，且所述拉拔机构通过拉拔位置调节单元与所述外框架相连接，本实用新型可与煤矿开采现场相结合模拟不规则条带开采，其采高可变、开采速度可控、便于相似材料加压铺设。

Description

模拟煤炭地下开采影响岩层及地表移动的三维试验装置

技术领域

本实用新型涉及矿山开采模拟试验技术领域，尤其涉及一种煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置及试验方法。

背景技术

随着我国煤炭资源的持续开采及城镇建设规模扩大、村庄搬迁成本增加，压煤开采问题已经成为制约煤矿可持续发展的重要因素。目前，我国东部地区许多矿井正面临着严峻的“三下”压煤问题，矿井开采煤炭资源量逐渐减少。条带开采是解决压煤的一种行之有效的方法，即将待采区域合理地划分为若干条带状，有计划顺序性地开采与预留条带，预留条带区域支撑着采空区上覆岩体，从而缓解地表下沉，减小地表建筑物的破坏程度，达到煤矿资源高效开采，与控制地表损害协调开发的目标。

控制地表村庄、铁路等建构筑物变形、破坏是采矿业迫切需要解决的难题之一，无论是条带开采还是全采，煤层上覆岩体内部的应力都将重新分布，造成围岩局部应力集中现象，使采空区顶板下沉、破碎、垮落，条带煤柱应力增高，引起一定范围内的地表变形、塌陷。但是，如果事先选择好适当的采煤方法，合理地布置工作面，包括确定采宽与留宽(采留比)、工作面的尺寸、方向、推进速度、工作面之间的最佳距离、相互位置及开采顺序，并详细研究条带煤柱应力分布规律，进行有效的支护、监测，将在很大程度上控制地表下沉和减少地面建筑物形变。基于此，为了在试验室内进行合理的模型试验研究，模拟出不同开采方案下岩层及地表变形规律，将试验结果与常用的概率积分法、人工神经网络预测法、数值计算法以及基于实测资料的经验方法(典型曲线法和剖面函数法等)的结论进行综合分析，对于开采方案的优化设计有重要指导意义。

经检索查询，现有的煤矿开采相似材料模拟试验装置多为模拟煤矿开挖顶板及岩层移动的二维试验台架(CN205642864U、CN204789567U)，技术较为成熟，但在地表移动模拟上存在较大的局限性，且模拟试验中不可避免地受到人工开挖的影响；部分三维试验装置多为箱式结构(CN204594982U、CN103823041A)，煤层模拟构件控制过程复杂，过于理想化，难以试制成功；或者受到承载力、功能、尺寸大小的限制，不能模拟多种条带开采方式及不规则煤层开采，难以有效结合工程实际进行模型试验研究。

实用新型内容

本实用新型主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种可模拟条带开采，且可与煤矿开采现场相结合模拟不规则条带开采，其采高可变、开采速度可控、便于相似材料加压铺设的模拟煤炭地下开采影响岩层及地表移动的三维试验装置。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种模拟煤炭地下开采影响岩层及地表移动的三维试验装置，其特征在于，它包括外框架、加压机构、拉拔机构和煤层模拟部分；其中：

所述外框架包括设在四个角的立柱，在立柱上间隔地设有多个螺纹钻孔，通过螺栓穿过螺纹钻孔在四个立柱上安装上前后左右四个承压板；

所述的煤层模拟部分是由在水平面上交错分布且相互连接的开采煤组块和预留煤柱组件组成，煤层模拟部分四周与前后左右四个承压板连接；

所述加压机构设置在所述外框架的顶部，且所述加压机构通过加压位置调节单元与所述外框架相连接，所述加压机构用于对所述煤岩层相似材料的表面进行加压；

所述拉拔机构设置在所述外框架的底部，且所述拉拔机构通过拉拔位置调节单元与所述外框架相连接，所述拉拔机构用于向下拉拔所述开采煤组块模拟煤炭开采。

进一步：预留煤柱组件是一个底部开口的矩形钢制本体,称之为第一矩形钢制本体，开采煤组块也是由多个小矩形钢制单元组成的矩形钢制本体，称之为第二矩形钢制本体；在第一矩形钢制本体的内侧四壁上开设有腰型通孔，在第一矩形钢制本体的顶部还设有向内延伸的焊接螺母，焊接螺母与拉拔机构相连接；在第二矩形钢制本体的内侧四壁上开设有螺纹孔，第一矩形钢制本体和第二矩形钢制本体通过防滑紧固螺丝穿过腰型通孔和螺纹孔相连接；在前后左右承压板上也均阵列布置有螺纹孔，煤层模拟部分的通过螺栓穿过该螺纹孔与四个承压板相连接；在煤层模拟部分上表面还填充有煤层相似材料，煤岩层相似材料的四周设有挡板，挡板通过螺栓连接在立柱上。

进一步：所述的加压机构包括依次连接的第一滚珠滑台、液压千斤顶和加载板，第一滚珠滑台与加压位置调节单元相连接，加载板的位置与煤岩层相似材料的表面位置相对应，加压机构通过加压位置调节单元与外框架相连接。

进一步地，所述加压位置调节单元包括中部轨道横梁、第二滚珠滑台、上轨道立柱和上轨道横梁，中部轨道横梁对称设置在外框架的左右两侧，且中部轨道横梁的上下侧面上分别设有上部滑轨和下部滑轨，上轨道立柱的底部通过第二滚珠滑台与上部滑轨滑动连接，上轨道横梁水平地固定在上轨道立柱的顶部，且上轨道横梁上还设有第一滑轨，第一滑轨与第一滚珠滑台滑动连接。

进一步地，所述拉拔机构包括第三滚珠滑台、拉拔仪和拉杆，滚珠滑台与拉拔位置调节单元相连接，拉拔仪穿设在拉杆上与滚珠滑台相连接，拉杆与第一矩形钢制本体焊接螺母相连接。

进一步地，所述拉拔位置调节单元包括第四滚珠滑台、下轨道立柱和下轨道横梁，下轨道立柱的顶部经第四滚珠滑台与下部滑轨滑动连接，下轨道立柱的底部与下轨道横梁相连接，下轨道横梁上还设有第二滑轨，第二滑轨与第三滚珠滑台滑动连接。

进一步地，所述第一挡板上嵌设有透明亚克力板，以及所述立柱的底部还设有支座。

进一步地，所述上轨道立柱和下轨道立柱的结构相同，所述上轨道横梁或下轨道横梁的结构相同，所述第一、第二、第三和第四滚珠滑台的结构相同。

本实用新型试验装置的试验方法，包括以下步骤：

第一步：根据工程现场实际情况制定欲模拟开采工况(采区面积、工作面数目、采煤方法等)，组合试验装置；

第二步：获取现场煤层及岩层参数，在室内配制相似材料；

第三步：试验确定所配制的相似材料参数；

第四步：在所述试验装置中铺设相似材料，布置传感器，分层压实；

第五步：在试验装置前、后面布置高速相机，结合数字图像处理技术监测岩层平面位移；在试验装置地表变形观测位置布设三维扫描仪，实时扫描存储地表及建筑物变形、移动情况；

第六步：按照既定的开采模拟方案进行相似模拟试验，具体包括：将欲采出的开采煤组块之间的防滑紧固螺丝松开，利用拉拔机构将开采煤组块逐个拉下的方式来模拟煤炭开采，试验结束后，根据相应的数据记录进行数据处理、分析。

本实用新型的有益效果在于：

1)、通过开采煤组块与预留煤柱组件的交错顺次配合，其方便了拆卸拼接，可模拟多种开采方式，且预留煤柱组件的抗弯曲变形能力大，开采煤组块紧固在其上，可承受较大的载荷，保证试验装置可以达到较大的尺寸。

2)、加压机构通过加压位置调节单元对煤岩层相似材料的表面进行加压，其可实现对不同高度、不同区域的煤岩层相似材料施加压力，保障地层铺设的可靠度。

3)、拉拔机构通过拉拔位置调节单元与外框架相连接，利用拉拔机构向下拉拔开采煤组块模拟煤炭开采，其能够自由控制拉拔仪借助拉拔杆缓慢拉下，拉下一个开采煤组块相当于工作面向前推进了一段距离，其推进速度可人为调控，这种开采模拟方式不会对其他煤层、岩层甚至地表建筑物产生强烈扰动，保证测试数据的精确度，且拉拔仪拉开采煤组块的方式不必担心开采煤组块间由于摩擦力过大而拉不下来，无法继续试验。

4)、如果所要模拟的采区较小，工作面较少，单个试验装置没必要太大，则所述煤层模拟部分可完全由开采煤组块组成，不必再设置预留煤柱组件，通过开采煤组块两两之间的相互紧固，形成阵列式结构面，结构面上的每个开采煤组块可单独拉下，可模拟多种形式的开挖工况造成的地表下沉。不仅如此，将多个小型试验装置拆除挡板，仍保留其各自的立柱，则各试验装置间也可进行串并联，形成大型阵列组合结构，地表面积增大，足以布置出多种建筑物、湖泊等，用来模拟地下大型工程开挖对地面设施、自然景观的综合影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是；

图2是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的另一个角度的结构示意图；

图3是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的平面图；

图4中，图4a、图4b和图4c分别是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的煤层模拟部分的俯视图、仰视图和局部放大示意图；

图5中，图5a、图5b和图5c分别是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的开采煤组块的主视图、仰视图和轴侧图；

图6中，图6a、图6b和图6c分别是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的预留煤柱组件的主视图、右视图和轴侧图；

图7是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的立柱的结构示意图；

图8是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的第一承压板的结构示意图；

图9是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的第二承压板的结构示意图；

图10是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的第一挡板的结构示意图；

图11是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的第二挡板的结构示意图；

图12是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的上轨道立柱或下轨道立柱的结构示意图；

图13是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的上轨道横梁或下轨道横梁的结构示意图；

图14是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的中部轨道横梁的结构示意图；

图15是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的第一、第二或、第三或第四滚珠滑台的结构示意图；

图16是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的拉拔杆的结构示意图；

图17-21是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的模拟全采、采留比2﹕1、1﹕1、1﹕2、1﹕3开采方式的示意图；

图22是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的模拟全采试验效果图；

图23是本实用新型的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的模拟采留比1﹕2试验效果图。

图中：

1-外框架，11-立柱11，12-第一承压板，13-第二承压板，14-第一挡板，15-第二挡板，16-螺纹钻孔，17-第一螺纹孔,18-支座,19-透明亚克力板；

2-加压机构，21-第一滚珠滑台，22-液压千斤顶，23-加载板；

3-拉拔机构，31-第三滚珠滑台，32-拉拔仪，33-拉杆；

4-煤层模拟部分，41-开采煤组块，411-第一矩形钢制本体，412-腰型通孔；413-焊接螺母，42-预留煤柱组件，421-第二矩形钢制本体，422-第二螺纹孔；

5-煤岩层相似材料，

6-加压位置调节单元，61-中部轨道横梁，62-第二滚珠滑台，63-上轨道立柱，64-上轨道横梁，65-上部滑轨，66-下部滑轨，67-第一滑轨；

7-拉拔位置调节单元，71-第四滚珠滑台，72-下轨道立柱，73-下轨道横梁；74-第二滑轨。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1-3所示，本实用新型的的三维试验装置，其包括外框架1、加压机构2、拉拔机构3和煤层模拟部分4；

煤层模拟部分4设置在外框架1的内部，其上表面还填充有煤层相似材料5，其中，煤层模拟部分4包括多个开采煤组块41和多个预留煤柱组件42，开采煤组块41和预留煤柱组件42交错分布且相互连接；

加压机构2设置在外框架1的顶部，且加压机构2通过加压位置调节单元6与外框架1相连接，加压机构2用于对煤岩层相似材料5的表面进行加压；

拉拔机构3设置在外框架1的底部，且拉拔机构3通过拉拔位置调节单元7与外框架1相连接，拉拔机构3用于向下拉拔开采煤组块41模拟煤炭开采。

具体地，外框架1包括立柱11、第一承压板12、第二承压板13、第一挡板14和第二挡板15，第一承压板12固定在煤层模拟部分4的前后两侧，第二承压板13固定在煤层模拟部分4的左右两侧，立柱11对称设置在煤层模拟部分4的四周，且立柱11分别与第一承压板12、第二承压板13、第一挡板14和第二挡板15相连接，其中，第一挡板14和第二挡板15分别设置在煤岩层相似材料5的前后两侧和左右两侧。优选地，为了便于调节试验装置的初始高度，立柱11的高度方向上间隔地设有多个螺纹钻孔16，第一承压板12、第二承压板13、第一挡板14和第二挡板15通过螺栓穿过螺纹钻孔16与立柱11相连接。本实施例中的立柱11可以为深槽钢，腰厚为10mm。

本实用新型中，第一承压板12、第二承压板13上均阵列布置若干第一螺纹孔17，煤层模拟部分4通过螺栓穿过第一螺纹孔17与第一承压板12和第二承压板13相连接。本实施例中，第一承压板12和第二承压板13为承重钢板，板厚20mm。

参阅图4所示，开采煤组块41包括底部开口的第一矩形钢制本体411，第一矩形钢制本体411的内部中部，其四周侧壁上开设有腰型通孔412，以及第一矩形钢制本体411的顶部还设有向内延伸的焊接螺母413，焊接螺母413与拉拔机构3相连接；本实施例中，开采煤组块1的长×宽×高为100×100×200mm。腰型通孔412方便了相邻两个第一矩形钢制本体411，或第一矩形钢制本体411与第二矩形钢制本体421之间的安装、拆卸和相互摩擦滑动。

参阅图5所示，预留煤柱组件42包括第二矩形钢制本体421，第二矩形钢制本体421是由多个小矩形钢制本体组成的，第二矩形钢制本体421的内部中部，其四周侧壁上开设有第二螺纹孔422，第二螺纹孔422与第一螺纹孔17的位置相对应；从而方便了第二矩形钢制本体421的前后侧面与第一承压板12能相互配合连接，第二矩形钢制本体421的左右侧面与第二承压板13相互配合连接。其中，第一矩形钢制本体411和第二矩形钢制本体412通过防滑紧固螺丝穿过腰型通孔412和第二螺纹孔422相连接。

参阅图6-16所示，加压机构2包括依次连接的第一滚珠滑台21、液压千斤顶22和加载板23，第一滚珠滑台21与加压位置调节单元6相连接，加载板23的位置与煤岩层相似材料5的表面位置相对应。通过液压千斤顶22动作，带动加载板23下移，对煤岩层相似材料5的表面位置进行加压压实，其保证了煤岩层相似材料5的模拟精度，进而提高了模拟实验的整体精度。

具体地，加压位置调节单元6包括中部轨道横梁61、第二滚珠滑台62、上轨道立柱63和上轨道横梁64，中部轨道横梁61对称设置在外框架1的左右两侧，且中部轨道横梁61的上下侧面上分别设有上部滑轨65和下部滑轨66，上轨道立柱63的底部通过第二滚珠滑台62与上部滑轨65滑动连接，上轨道横梁64水平地固定在上轨道立柱63的顶部，且上轨道横梁64上还设有第一滑轨67，第一滑轨67与第一滚珠滑台21滑动连接。通过驱动第二滚珠滑台62沿上部滑轨65往复移动，即可调节加压机构2的前后位置，而通过驱动第一滚珠滑台21沿第一滑轨67往复移动，即可调节加压机构2的左右位置。在本实用新型实施例中，还可以通过在上轨道立柱63设置多个高度调节孔，调节加压机构2的高度位置。

具体地，拉拔机构3包括第三滚珠滑台31、拉拔仪32和拉杆33，第三滚珠滑台31与拉拔位置调节单元7相连接，拉拔仪32穿设在拉杆33上，且与第三滚珠滑台31相连接，拉杆33与焊接螺母413相连接。本实用新型中，通过拉拔仪32带动拉杆33产生拉力，对欲采出的开采煤组块41拉下至适当位置，以此来模拟采煤过程。

具体地，拉拔位置调节单元7包括第四滚珠滑台71、下轨道立柱72和下轨道横梁73，下轨道立柱72的顶部经第四滚珠滑台71与下部滑轨65滑动连接，下轨道立柱72的底部与下轨道横梁73相连接，下轨道横梁73上还设有第二滑轨74，第二滑轨74与第三滚珠滑台31滑动连接。本实用新型中，通过驱动第三滚珠滑台31沿第二滑轨74往复滑动，即可以调节拉拔机构3的左右位置，通过驱动第四滚珠滑台71沿下部滑轨66往复滑动，即可以调节拉拔机构3的前后位置，在本实用新型实施例中，还可以通过在下轨道横梁73设置多个高度调节孔，调节拉拔机构3的高度位置。

本实用新型中，为方便观测岩层移动及煤层顶板破坏情况，第一挡板14上嵌设有透明亚克力板19，以及为了方便立柱11位置的调节，立柱11的底部还设有支座18。

本实用新型中，为了方便加工制作，上轨道立柱63和下轨道立柱72的结构相同，上轨道横梁64或下轨道横梁73的结构相同，第一、第二、第三和第四滚珠滑台(21、62、31、71)的结构相同。

本实用新型的使用上述的煤炭地下开采地表移动三维模拟试验装置的试验方法，其包括以下步骤：

第一步、制定欲模拟开采工况；如图17-21所示，为本实施例所能模拟的开采工况，分别为全采、采留比2﹕1、1﹕1、1﹕2、1﹕3等开采方式。

第二步、获取现场煤层及岩层参数，在室内配制煤岩层相似材料；本实用新型中，可采用染色剂将相似材料配制为不同颜色的固体，染色剂可为炭黑或铁红或铁绿，根据模拟要求确定不同参数配比的相似材料(代表不同岩层)选用不同的染色剂，岩层相似材料一般由固体颗粒材料和液体材料按照不同参数配制而成，可先将染色剂加入相似材料的固体材料中搅拌均匀，然后再加入液体材料搅拌均匀，每种染色剂占相应相似材料的质量的百分比为3％-8％，掺入该质量百分比的染色剂，不会改变原始配比相似材料的力学参数。

第三步、在试验装置外框架中铺设煤岩层相似材料，布置传感器，分层压实；

第四步、在试验装置前、后面布置高速相机，结合数字图像处理技术监测岩层平面位移；在试验装置地表变形观测位置布设测线或者安置三维扫描仪。

第五步、按照既定的开采模拟方案进行相似模拟试验。

具体包括：将欲采出的开采煤组块之间的防滑紧固螺丝松开，利用拉拔机构将开采煤组块逐个拉下的方式来模拟煤炭开采，同时根据在地表纵横布置测线的方法定位测点，用位移传感器测量地表变形，所测数据用MATLAB等软件处理后可获得地表变形云图，如图22及23所示分别为模拟全采、采留比1﹕2工况的经软件处理得到的地表变形图；也可以用三维激光扫描仪监测地表变形及建筑物倾斜、沉陷等现象及相关数据，效果更好。试验结束后，根据相应的数据记录进行数据处理、分析。

综上所述，本实用新型的优点如下：

1)、通过开采煤组块与预留煤柱组件的交错顺次配合，其方便了拆卸拼接，可模拟多种开采方式，且预留煤柱组件的抗弯曲变形能力大，开采煤组块紧固在其上，可承受较大的载荷，保证试验装置可以达到较大的尺寸。

2)、加压机构通过加压位置调节单元对煤岩层相似材料的表面进行加压，其可实现对不同高度、不同区域的煤岩层相似材料施加压力，保障地层铺设的可靠度。

3)、拉拔机构通过拉拔位置调节单元与外框架相连接，利用拉拔机构向下拉拔开采煤组块模拟煤炭开采，其能够自由控制拉拔仪借助拉拔杆缓慢拉下，拉下一个开采煤组块相当于工作面向前推进了一段距离，其推进速度可人为调控，这种开采模拟方式不会对其他煤层、岩层甚至地表建筑物产生强烈扰动，保证测试数据的精确度，且拉拔仪拉开采煤组块的方式不必担心开采煤组块间由于摩擦力过大而拉不下来，无法继续试验。

4)、如果所要模拟的采区较小，工作面较少，单个试验装置没必要太大，则所述煤层模拟部分可完全由开采煤组块组成，不必再设置预留煤柱组件，通过开采煤组块两两之间的相互紧固，形成阵列式结构面，结构面上的每个开采煤组块可单独拉下，可模拟多种形式的开挖工况造成的地表下沉。不仅如此，将多个小型试验装置拆除挡板，仍保留其各自的立柱，则各试验装置间也可进行串并联，形成大型阵列组合结构，地表面积增大，足以布置出多种建筑物、湖泊等，用来模拟地下大型工程开挖对地面设施、自然景观的综合影响。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种模拟煤炭地下开采影响岩层及地表移动的三维试验装置，其特征在于，它包括外框架、加压机构、拉拔机构和煤层模拟部分；其中：

所述外框架包括设在四个角的立柱，在立柱上间隔地设有多个螺纹钻孔，通过螺栓穿过螺纹钻孔在四个立柱上安装上前后左右四个承压板；

所述的煤层模拟部分是由在水平面上交错分布且相互连接的开采煤组块和预留煤柱组件组成，煤层模拟部分四周与前后左右四个承压板连接；

所述的加压机构设置在所述外框架的顶部，且所述加压机构通过加压位置调节单元与所述外框架相连接，所述加压机构用于对煤岩层相似材料的表面进行加压；

所述的拉拔机构设置在所述外框架的底部，且所述拉拔机构通过拉拔位置调节单元与所述外框架相连接，所述拉拔机构用于向下拉拔所述开采煤组块模拟煤炭开采。

2.如权利要求1所述的模拟煤炭地下开采影响岩层及地表移动的三维试验装置，其特征在于，所述的预留煤柱组件是一个底部开口的矩形钢制本体,称之为第一矩形钢制本体，开采煤组块也是由多个小矩形钢制单元组成的矩形钢制本体，称之为第二矩形钢制本体；在第一矩形钢制本体的内侧四壁上开设有腰型通孔，在第一矩形钢制本体的顶部还设有向内延伸的焊接螺母，焊接螺母与拉拔机构相连接；在第二矩形钢制本体的内侧四壁上开设有螺纹孔，第一矩形钢制本体和第二矩形钢制本体通过防滑紧固螺丝穿过腰型通孔和螺纹孔相连接；在前后左右承压板上也均阵列布置有螺纹孔，煤层模拟部分的通过螺栓穿过该螺纹孔与四个承压板相连接；在煤层模拟部分上表面还填充有煤层相似材料，煤岩层相似材料的四周设有挡板，挡板通过螺栓连接在立柱上。

3.如权利要求1所述的模拟煤炭地下开采影响岩层及地表移动的三维试验装置，其特征在于，所述的加压机构包括依次连接的第一滚珠滑台、液压千斤顶和加载板，第一滚珠滑台与加压位置调节单元相连接，加载板的位置与煤岩层相似材料的表面位置相对应，加压机构通过加压位置调节单元与外框架相连接。

4.如权利要求3所述的模拟煤炭地下开采影响岩层及地表移动的三维试验装置，其特征在于，所述的加压位置调节单元包括中部轨道横梁、第二滚珠滑台、上轨道立柱和上轨道横梁，中部轨道横梁对称设置在外框架的左右两侧，且中部轨道横梁的上下侧面上分别设有上部滑轨和下部滑轨，上轨道立柱的底部通过第二滚珠滑台与上部滑轨滑动连接，上轨道横梁水平地固定在上轨道立柱的顶部，且上轨道横梁上还设有第一滑轨，第一滑轨与第一滚珠滑台滑动连接。

5.如权利要求1所述的模拟煤炭地下开采影响岩层及地表移动的三维试验装置，其特征在于，所述的拉拔机构包括第三滚珠滑台、拉拔仪和拉杆，滚珠滑台与拉拔位置调节单元相连接，拉拔仪穿设在拉杆上与滚珠滑台相连接，拉杆与第一矩形钢制本体焊接螺母相连接。

6.如权利要求5所述的模拟煤炭地下开采影响岩层及地表移动的三维试验装置，其特征在于，所述的拉拔位置调节单元包括第四滚珠滑台、下轨道立柱和下轨道横梁，下轨道立柱的顶部经第四滚珠滑台与下部滑轨滑动连接，下轨道立柱的底部与下轨道横梁相连接，下轨道横梁上还设有第二滑轨，第二滑轨与第三滚珠滑台滑动连接。