CN216847791U - 一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，包括架体、设置在架体中部且用于盛放试验土层的箱体、分别设置在架体两侧且用于拍摄试验土层裂缝变化的相机组件、以及设置在箱体中且用于模拟采煤塌陷区的模拟组件，模拟组件包括多个测试板和设置在每个测试板两端底部且位于箱体外的调高组件，多个测试板沿箱体的长度方向依次布设；箱体上靠近相机组件的两侧均开设有窗口，测试板贯穿箱体并伸出窗口。本实用新型通过在箱体中铺设试验土层，并利用升降测试板模拟采煤进程，从而可以通过相机组件拍摄试验土层的裂缝变化情况，实现了对采煤形成的地层裂缝模拟，有利于分析研究采煤塌陷区的地裂缝特征。
Description
技术领域
本实用新型属于模拟地层塌陷裂缝技术领域，具体涉及一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置。
背景技术
我国煤炭资源丰富，大规模的煤炭开采在带来经济利益的同时,也容易破坏地下土层结构，形成采煤塌陷未稳沉区，随着煤炭资源的持续开采，采煤塌陷引起的地表塌陷和裂缝会破坏地表土壤结构，损坏地面建筑物，从而造成环境破坏和人民经济损失，因此获取地层裂缝发育特征对于研究煤炭开采沉陷和土壤复垦具有重大意义。
目前对裂缝提取及发育机理的研究大多采用实地人工测量或卫星遥感影像解译，在成本效率和空间分辨率上存在一定的局限性，采煤引起的岩层移动和地表破坏是一个复杂的物理和力学变化过程，需要利用模拟装置进行开采模拟，以便更好的理解地层裂缝的发育机理，因此，亟需一种用于研究采煤塌陷区地裂缝特征的模拟装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其结构简单，设计合理，配制与采煤塌陷区土层性状和厚度均相同的试验土层，通过在箱体中铺设试验土层，并利用升降测试板模拟采煤进程，从而可以通过相机组件拍摄试验土层的裂缝变化情况，实现了对采煤形成的地层裂缝模拟，有利于分析研究采煤塌陷区的地裂缝特征，实用性强。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其特征在于：包括架体、设置在所述架体中部且用于盛放试验土层的箱体、分别设置在所述架体两侧且用于拍摄试验土层裂缝变化的相机组件、以及设置在所述箱体中且用于模拟采煤塌陷区的模拟组件，所述模拟组件包括多个测试板和设置在每个所述测试板两端底部且位于所述箱体外的调高组件，多个所述测试板沿所述箱体的长度方向依次布设；
所述箱体上靠近所述相机组件的两侧均开设有窗口，所述测试板贯穿所述箱体并伸出所述窗口，所述测试板上设置有两个对称布设且分别贴合所述箱体的两个相对内侧壁的第一挡板，位于两端的测试板端部设置有第二挡板，两个所述第二挡板的上表面均与所述测试板的上表面齐平，两个所述第二挡板的下表面均紧贴所述箱体的底部；
所述调高组件包括设置在所述架体上的丝杠螺母和穿过所述丝杠螺母的丝杆，所述丝杆的顶部设置有用于支撑所述测试板的支撑板，所述丝杠螺母的外侧壁上对称布设有把手。
上述的一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其特征在于：所述架体包括矩形框梁和设置在所述矩形框梁四角的立杆，所述立杆和所述矩形框梁形成固定所述箱体的矩形空间，所述窗口下方的所述矩形框梁上设置有多个延伸部，每个所述延伸部上均卡接有丝杠螺母，所述立杆上设置有水平向的套筒，U型伸缩杆的两端分别套设在同侧的两个所述套筒内。
上述的一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其特征在于：所述相机组件包括相机和固定所述相机的抓夹，所述抓夹通过竖杆固定在U型伸缩杆的中部。
上述的一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其特征在于：所述延伸部上设置有用于卡接丝杠螺母底部的凹槽，所述凹槽底部的中心位置开设有供丝杆穿过的通孔，所述通孔的内侧壁上设置有与所述丝杆相适应的内螺纹。
上述的一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其特征在于：所述矩形框梁的内部设置有支撑所述矩形框梁两边的连接杆。
上述的一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其特征在于：所述箱体为无盖透明箱，且所述箱体的外侧壁沿窗口的高度方向上设置有刻度线。
上述的一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其特征在于：所述支撑板和所述测试板之间设置有垫片。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型操作简便、快捷，配制与采煤塌陷区土层性状和厚度均相同的试验土层，通过在箱体中铺设试验土层，并利用升降测试板模拟采煤进程，从而可以通过相机组件拍摄试验土层的裂缝变化情况，实现了对采煤形成的地层裂缝模拟，有利于分析研究采煤塌陷区的地裂缝特征，实用性强。
2、本实用新型通过设置调高组件，便于调整测试板的高度，既能模拟采煤后上部土层降低，获得采煤区上部及周围土层的扰动情况，还能试验研究不同采煤厚度的地层裂缝，且测试板的数量为多个，可以依次降低多个测试板，也可以同时降低多个测试板，便于模拟不同大小的采煤区和不同的采煤方式，提高了试验的广泛性和多样性。
3、本实用新型通过在箱体两侧均设置相机组件，且箱体为无盖透明箱，便于记录试验土层产生裂缝的全过程，也能记录裂缝产生的过程中土壤密实度的变化情况，扩大了观察范围，提高了试验的准确性。
综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，配制与采煤塌陷区土层性状和厚度均相同的试验土层，通过在箱体中铺设试验土层，并利用升降测试板模拟采煤进程，从而可以通过相机组件拍摄试验土层的裂缝变化情况，实现了对采煤形成的地层裂缝模拟，有利于分析研究采煤塌陷区的地裂缝特征，实用性强。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型箱体和测试板的组织关系示意图。
图3为本实用新型架体的结构示意图。
图4为图3的A处放大图。
图5为本实用新型调高组件的结构示意图。
附图标记说明:
1-箱体； 2-窗口； 3-测试板；
4-第一挡板； 5-第二挡板； 6-立杆；
7-矩形框梁； 8-连接杆； 9-延伸部；
10-通孔； 11-套筒； 12-U型伸缩杆；
13-竖杆； 14-抓夹； 15-相机；
16-丝杆； 17-支撑板； 18-垫片；
19-丝杠螺母； 20-把手； 21-凹槽；
22-刻度线。
具体实施方式
如图1至图5所示，本实用新型包括架体、设置在所述架体中部且用于盛放试验土层的箱体1、分别设置在所述架体两侧且用于拍摄试验土层裂缝变化的相机组件、以及设置在所述箱体1中且用于模拟采煤塌陷区的模拟组件，所述模拟组件包括多个测试板3和设置在每个所述测试板3两端底部且位于所述箱体1外的调高组件，多个所述测试板3沿所述箱体1的长度方向依次布设。
所述箱体1上靠近所述相机组件的两侧均开设有窗口2，所述测试板3贯穿所述箱体1并伸出所述窗口2，所述测试板3上设置有两个对称布设且分别贴合所述箱体1的两个相对内侧壁的第一挡板4，位于两端的测试板3端部设置有第二挡板5，两个所述第二挡板5的上表面均与所述测试板3的上表面齐平，两个所述第二挡板5的下表面均紧贴所述箱体1的底部。
所述调高组件包括设置在所述架体上的丝杠螺母19和穿过所述丝杠螺母19的丝杆16，所述丝杆16的顶部设置有用于支撑所述测试板3的支撑板17，所述丝杠螺母19的外侧壁上对称布设有把手20。
实际使用时，配制与采煤塌陷区土层性状和厚度均相同的试验土层，通过在箱体1中铺设试验土层，并利用升降测试板3模拟采煤进程，从而可以通过相机组件拍摄试验土层的裂缝变化情况，实现了对采煤形成的地层裂缝模拟，有利于分析研究采煤塌陷区的地裂缝特征，通过设置调高组件，便于调整测试板3的高度，既能模拟采煤后上部土层降低，获得采煤区上部及周围土层的扰动情况，还能试验研究不同采煤厚度所造成的土层裂缝，通过设置多个测试板3，试验时，可以依次降低多个测试板3，也可以同时降低多个测试板3，便于模拟不同大小的采煤区和不同的采煤方式，提高了试验的广泛性和多样性。
实际使用时，一个测试板3上部固定有两个第一挡板4，两个第一挡板4分别紧贴窗口2所在的箱体1内侧壁，通过在测试板3上部设置紧贴箱体1内侧壁的第一挡板4，便于在测试板3下降过程中，阻挡箱体1内的土壤从测试板3上部逐渐露出的窗口2中溢出，避免影响试验土层的裂缝形态，通过在位于边缘的测试板3外侧设置第二挡板5，第二挡板5呈竖直状态封堵在位于边缘的测试板3下部外侧，便于阻挡试验土层进入测试板3下部，多个测试板3、两个第二挡板5和箱体1底面形成封闭的矩形空间，使试验土层平铺在测试板3上部和旁边，利用测试板3的下降模拟采煤进程，从而便于获取采煤区上部塌陷区和周围土层的土壤密实度变化及裂缝形态。
需要说明的是，丝杆16与丝杠螺母19配合形成滚珠丝杠，利用把手20转动丝杠螺母19，从而带动丝杆16上下运动，实现对测试板3的高度调整。
本实施例中，所述架体包括矩形框梁7和设置在所述矩形框梁7四角的立杆6，所述立杆6和所述矩形框梁7形成固定所述箱体1的矩形空间，所述窗口2下方的所述矩形框梁7上设置有多个延伸部9，每个所述延伸部9上均卡接有丝杠螺母19，所述立杆6上设置有水平向的套筒11，U型伸缩杆12的两端分别套设在同侧的两个所述套筒11内。
本实施例中，所述相机组件包括相机15和固定所述相机15的抓夹14，所述抓夹14通过竖杆13固定在U型伸缩杆12的中部。
实际使用时，通过设置U型伸缩杆12与套筒11配合，便于调整相机15与箱体1之间的距离，从而确保相机15的拍摄范围包括箱体1的侧面和顶面，抓夹14通过开合实现对相机15的固定，通过在箱体1的两侧均设置相机15，提高了拍摄范围的重叠度，有利于获取完整的土层裂缝形态。
如图4所示，本实施例中，所述延伸部9上设置有用于卡接丝杠螺母19底部的凹槽21，所述凹槽21底部的中心位置开设有供丝杆16穿过的通孔10，所述通孔10的内侧壁上设置有与所述丝杆16相适应的内螺纹。
实际使用时，将丝杠螺母19的底部安装在凹槽21内，避免丝杠螺母19在转动时移位，通过在通孔10的内侧壁上设置与丝杆16相适应的内螺纹，便于支撑丝杆16，并对丝杆16提供导向作用，避免丝杆16在升降过程中发生倾斜。
如图3所示，本实施例中，所述矩形框梁7的内部设置有支撑所述矩形框梁7两边的连接杆8。
实际使用时，通过在矩形框梁7的内部设置连接杆8，连接杆8位于同一测试板3下方的两个延伸部9之间，提高了矩形框梁7的稳定性，从而提高了架体的稳定性，避免箱体1在试验过程中产生摇晃，影响试验土层的裂缝变化。
本实施例中，所述箱体1为无盖透明箱，且所述箱体1的外侧壁沿窗口2的高度方向上设置有刻度线22。
实际使用时，通过设置箱体1为无盖透明箱，便于相机15拍摄箱体1内部的土层变化，记录试验土层产生裂缝的全过程，也能记录裂缝产生的过程中土壤密实度的变化情况，扩大了观察范围，提高了试验的准确性，通过设置刻度线22，便于记录测试板3的高度变化，确保测试板3的下降高度与采煤区厚度相同，还有利于对比测试板3不同下降高度时，试验土层的不同裂缝形态。
如图5所示，本实施例中，所述支撑板17和所述测试板3之间设置有垫片18。
实际使用时，通过在支撑板17和测试板3之间设置垫片18，增强了支撑板17和测试板3之间的摩擦力，有效避免了测试板3在土压力的影响下发生滑动，提高了试验的准确性。
本实用新型具体使用时，以降低一个测试板3模拟采煤进程为例，配制与采煤塌陷区土层性状和厚度均相同的试验土层，将测试板3的上表面紧贴窗口2的顶部，在箱体1内铺设试验土层，开启相机15的录像功能，转动丝杠螺母19，使测试板3高度降低，且测试板3的下降高度与采煤厚度相同，相机15持续录像至试验土层停止变化，观察录像内容，分析试验土层的裂缝特征，即完成一次试验，然后可以依次降低多个测试板3模拟试采煤进程，也可以同时降低多个测试板3模拟采煤进程，试验范围广。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其特征在于：包括架体、设置在所述架体中部且用于盛放试验土层的箱体(1)、分别设置在所述架体两侧且用于拍摄试验土层裂缝变化的相机组件、以及设置在所述箱体(1)中且用于模拟采煤塌陷区的模拟组件，所述模拟组件包括多个测试板(3)和设置在每个所述测试板(3)两端底部且位于所述箱体(1)外的调高组件，多个所述测试板(3)沿所述箱体(1)的长度方向依次布设；
所述箱体(1)上靠近所述相机组件的两侧均开设有窗口(2)，所述测试板(3)贯穿所述箱体(1)并伸出所述窗口(2)，所述测试板(3)上设置有两个对称布设且分别贴合所述箱体(1)的两个相对内侧壁的第一挡板(4)，位于两端的测试板(3)端部设置有第二挡板(5)，两个所述第二挡板(5)的上表面均与所述测试板(3)的上表面齐平，两个所述第二挡板(5)的下表面均紧贴所述箱体(1)的底部；
所述调高组件包括设置在所述架体上的丝杠螺母(19)和穿过所述丝杠螺母(19)的丝杆(16)，所述丝杆(16)的顶部设置有用于支撑所述测试板(3)的支撑板(17)，所述丝杠螺母(19)的外侧壁上对称布设有把手(20)。
2.根据权利要求1所述的一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其特征在于：所述架体包括矩形框梁(7)和设置在所述矩形框梁(7)四角的立杆(6)，所述立杆(6)和所述矩形框梁(7)形成固定所述箱体(1)的矩形空间，所述窗口(2)下方的所述矩形框梁(7)上设置有多个延伸部(9)，每个所述延伸部(9)上均卡接有丝杠螺母(19)，所述立杆(6)上设置有水平向的套筒(11)，U型伸缩杆(12)的两端分别套设在同侧的两个所述套筒(11)内。
3.根据权利要求2所述的一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其特征在于：所述相机组件包括相机(15)和固定所述相机(15)的抓夹(14)，所述抓夹(14)通过竖杆(13)固定在U型伸缩杆(12)的中部。
4.根据权利要求2所述的一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其特征在于：所述延伸部(9)上设置有用于卡接丝杠螺母(19)底部的凹槽(21)，所述凹槽(21)底部的中心位置开设有供丝杆(16)穿过的通孔(10)，所述通孔(10)的内侧壁上设置有与所述丝杆(16)相适应的内螺纹。
5.根据权利要求2所述的一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其特征在于：所述矩形框梁(7)的内部设置有支撑所述矩形框梁(7)两边的连接杆(8)。
6.根据权利要求1所述的一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其特征在于：所述箱体(1)为无盖透明箱，且所述箱体(1)的外侧壁沿窗口(2)的高度方向上设置有刻度线(22)。
7.根据权利要求1所述的一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置，其特征在于：所述支撑板(17)和所述测试板(3)之间设置有垫片(18)。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220287514.XU CN216847791U (zh) | 2022-02-11 | 2022-02-11 | 一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202220287514.XU CN216847791U (zh) | 2022-02-11 | 2022-02-11 | 一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置 |
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|---|---|
| CN216847791U true CN216847791U (zh) | 2022-06-28 |
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| CN202220287514.XU Active CN216847791U (zh) | 2022-02-11 | 2022-02-11 | 一种研究采煤塌陷区地裂缝特征用模拟装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN216847791U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116626269A (zh) * | 2023-06-06 | 2023-08-22 | 中国矿业大学(北京) | 地裂缝模拟装置和地裂缝模拟方法 |
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2022
- 2022-02-11 CN CN202220287514.XU patent/CN216847791U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116626269A (zh) * | 2023-06-06 | 2023-08-22 | 中国矿业大学(北京) | 地裂缝模拟装置和地裂缝模拟方法 |
| CN116626269B (zh) * | 2023-06-06 | 2023-11-28 | 中国矿业大学(北京) | 地裂缝模拟装置和地裂缝模拟方法 |
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