倾角可调式急倾斜煤层开采模拟实验架的制作方法

本实用新型涉及一种实验架，尤其是涉及一种倾角可调式急倾斜煤层开采模拟实验架。

背景技术：

急倾斜煤层是指地下开采时煤层倾角大于45°的煤层。急倾斜煤层在我国分布较广，赋存条件复杂，开采矿井数量多，开采难度大，事故发生率高。实际开采之前，在实验室内对急倾斜煤层的开采过程进行模拟至关重要，通过模拟急倾斜煤层的开采过程对实际开采方法进行相应调整，避免事故发生。目前实验室内所采用的急倾斜煤层开采模拟装置一般都为大尺寸的急倾斜煤层开采模拟架，成本高，占用空间大且移动不便，同时存在装架困难、实验成本高、使用操作不便、费工费时、实验周期较长、模拟效果较差等缺陷。因而，需对现有的急倾斜煤层开采模拟架进行改进，提出一种结构简单、尺寸小且使用操作简便、使用效果好的倾角可调式急倾斜煤层开采模拟实验架。

技术实现要素：

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，提供一种倾角可调式急倾斜煤层开采模拟实验架，其结构简单、设计合理、尺寸小且加工制作及使用操作简便、使用效果好，能对急倾斜煤层的开采过程进行简便模拟，并且所模拟煤层的倾角可调。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种倾角可调式急倾斜煤层开采模拟实验架，其特征在于：包括水平支撑架、支撑于水平支撑架上且其能在竖直面上进行上下转动的竖向支撑框架、对急倾斜煤层进行模拟的模拟煤层、对位于所述急倾斜煤层上部的岩层进行模拟的上部模拟岩层、对位于所述急倾斜煤层下部的岩层进行模拟的下部模拟岩层和两个分别安装在所述竖向支撑框架前后两侧的竖向挡板，两个所述竖向挡板呈对称布设且二者均为透明平板；所述模拟煤层夹装于上部模拟岩层和下部模拟岩层之间，所述模拟煤层由左至后逐渐向上倾斜，所述上部模拟岩层和下部模拟岩层均与模拟煤层呈平行布设，所述模拟煤层、上部模拟岩层和下部模拟岩层组成架体模拟结构，所述架体模拟结构为立方体结构；所述竖向支撑框架的右侧底部以铰接方式安装在水平支撑架上，所述水平支撑架上设置有对所述竖向支撑框架的左侧底部进行支撑的水平支撑件，所述水平支撑件与所述竖向支撑框架呈垂直布设；所述竖向支撑框架的长度为1.5m～2.5m且其高度为1m～2m；

所述竖向支撑框架包括底部限位板、固定在底部限位板左侧上方的左侧限位件和固定在底部限位板右侧上方的右侧限位件，所述左侧限位件和右侧限位件呈平行布设且二者均与底部限位板呈垂直布设，所述底部限位板、左侧限位件和右侧限位件均布设在同一竖直面上；所述左侧限位件和右侧限位件的结构相同和二者呈对称布设，两个所述竖向挡板的左侧均通过一列左侧固定螺栓固定在左侧限位件上，所述左侧限位件上开有多个分别供左侧固定螺栓安装的左侧螺栓安装孔；两个所述竖向挡板的右侧均通过一列右侧固定螺栓固定在右侧限位件上，所述右侧限位件上开有多个分别供右侧固定螺栓安装的右侧螺栓安装孔；所述左侧限位件、右侧限位件、模拟煤层、上部模拟岩层和下部模拟岩层均位于两个所述竖向挡板之间。

上述倾角可调式急倾斜煤层开采模拟实验架，其特征是：多个所述左侧螺栓安装孔和多个所述右侧螺栓安装孔呈对称布设，多个所述左侧螺栓安装孔由上至下布设在同一竖直面上且其呈均匀布设。

上述倾角可调式急倾斜煤层开采模拟实验架，其特征是：所述水平支撑架为由多根型钢杆件焊接而成的型钢支架。

上述倾角可调式急倾斜煤层开采模拟实验架，其特征是：所述底部限位板为长方形钢板，所述左侧限位件和右侧限位件均由前后两块呈平行布设的竖向钢板组成，两块所述竖向钢板均为长方形钢板且二者的底部分别焊接固定在底部限位板的前后两侧上方；所述左侧限位件的两块所述竖向钢板之间通过多个所述左侧固定螺栓连接为一体，所述右侧限位件的两块所述竖向钢板之间通过多个所述右侧固定螺栓连接为一体；

两块所述竖向钢板均与所述架内模拟结构呈平行布设，所述架内模拟结构的左侧夹持于左侧限位件的两块所述竖向钢板之间，所述架内模拟结构的右侧夹持于右侧限位件的两块所述竖向钢板之间。

上述倾角可调式急倾斜煤层开采模拟实验架，其特征是：两个所述竖向挡板均为矩形平板且二者均为有机玻璃板。

上述倾角可调式急倾斜煤层开采模拟实验架，其特征是：两个所述竖向挡板均由多个挡板条由下至上拼接而成，多个所述挡板条的结构和尺寸均相同，每个所述挡板条均为长方形有机玻璃板，每个所述挡板条的左侧均通过左侧固定螺栓固定在左侧限位件上，且每个所述挡板条的右侧均通过右侧固定螺栓固定在右侧限位件上。

上述倾角可调式急倾斜煤层开采模拟实验架，其特征是：所述模拟煤层由多个煤层模拟板从下至上拼接而成，多个所述煤层模拟板的层厚均相同且其均呈平行布设，所述上部模拟岩层和下部模拟岩层由多个岩层模拟板从下至上拼接而成，多个所述岩层模拟板的层厚均相同且其层厚均与所述煤层模拟板的层厚相同，多个所述岩层模拟板均与所述煤层模拟板呈平行布设。

上述倾角可调式急倾斜煤层开采模拟实验架，其特征是：所述煤层模拟板与底部限位板之间的夹角为45°。

上述倾角可调式急倾斜煤层开采模拟实验架，其特征是：所述底部限位板的右侧底部设置有一个铰接轴，所述铰接轴呈水平布设且其与底部限位板呈垂直布设，所述铰接轴的前后两端分别伸出至底部限位板外侧；所述水平支撑架的右侧上部设置有前后两个分别供铰接轴的前后两端安装的铰接座，两个所述铰接座分别位于底部限位板的前后两侧。

上述倾角可调式急倾斜煤层开采模拟实验架，其特征是：还包括垫装于所述竖向支撑框架与水平支撑件之间的水平垫板；所述水平支撑件为方形钢管。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且加工制作简便，投入成本较低。

2、体积小、占用空间小且移动简便。

3、装架简便，将下部模拟岩层、模拟煤层和上部模拟岩层由下至上装在竖向支撑框架内后，再将两个竖向挡板分别安装在竖向支撑框架的前后两侧即可。

4、倾角调整简便且使用操作简便、使用效果好，能对急倾斜煤层的开采过程进行简便模拟，不仅能对不同倾角煤层的开采过程进行模拟，并且能对同一煤层不同高度开采位置的开采过程进行模拟，同时模拟效果直观，省工省时，实验周期短。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、尺寸小且加工制作及使用操作简便、使用效果好，能对急倾斜煤层的开采过程进行简便模拟，并且所模拟煤层的倾角可调。

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为本实用新型水平支撑架、竖向支撑框架和竖向挡板的结构示意图。

图3为本实用新型水平支撑架、竖向支撑框架和架内模拟结构的结构示意图。

附图标记说明:

1—水平支撑架； 2-1—底部限位板； 2-2—左侧限位件；

2-3—右侧限位件； 3—竖向挡板； 4—模拟煤层；

5—上部模拟岩层； 6—下部模拟岩层； 7—左侧固定螺栓；

8—右侧固定螺栓； 9—铰接轴； 10—铰接座；

11—水平支撑件。

具体实施方式

如图1、图2及图3所示，本实用新型包括水平支撑架1、支撑于水平支撑架1上且其能在竖直面上进行上下转动的竖向支撑框架、对急倾斜煤层进行模拟的模拟煤层4、对位于所述急倾斜煤层上部的岩层进行模拟的上部模拟岩层5、对位于所述急倾斜煤层下部的岩层进行模拟的下部模拟岩层6和两个分别安装在所述竖向支撑框架前后两侧的竖向挡板3，两个所述竖向挡板3呈对称布设且二者均为透明平板；所述模拟煤层4夹装于上部模拟岩层5和下部模拟岩层6之间，所述模拟煤层4由左至后逐渐向上倾斜，所述上部模拟岩层5和下部模拟岩层6均与模拟煤层4呈平行布设，所述模拟煤层4、上部模拟岩层5和下部模拟岩层6组成架体模拟结构，所述架体模拟结构为立方体结构；所述竖向支撑框架的右侧底部以铰接方式安装在水平支撑架1上，所述水平支撑架1上设置有对所述竖向支撑框架的左侧底部进行支撑的水平支撑件11，所述水平支撑件11与所述竖向支撑框架呈垂直布设；所述竖向支撑框架的长度为1.5m～2.5m且其高度为1m～2m；

所述竖向支撑框架包括底部限位板2-1、固定在底部限位板2-1左侧上方的左侧限位件2-2和固定在底部限位板2-1右侧上方的右侧限位件2-3，所述左侧限位件2-2和右侧限位件2-3呈平行布设且二者均与底部限位板2-1呈垂直布设，所述底部限位板2-1、左侧限位件2-2和右侧限位件2-3均布设在同一竖直面上；所述左侧限位件2-2和右侧限位件2-3的结构相同和二者呈对称布设，两个所述竖向挡板3的左侧均通过一列左侧固定螺栓7固定在左侧限位件2-2上，所述左侧限位件2-2上开有多个分别供左侧固定螺栓7安装的左侧螺栓安装孔；两个所述竖向挡板3的右侧均通过一列右侧固定螺栓8固定在右侧限位件2-3上，所述右侧限位件2-3上开有多个分别供右侧固定螺栓8安装的右侧螺栓安装孔；所述左侧限位件2-2、右侧限位件2-3、模拟煤层4、上部模拟岩层5和下部模拟岩层6均位于两个所述竖向挡板3之间。

实际加工时，可根据具体需要，对所述竖向支撑框架的长度和高度分别进行相应调整。

本实施例中，多个所述左侧螺栓安装孔和多个所述右侧螺栓安装孔呈对称布设，多个所述左侧螺栓安装孔由上至下布设在同一竖直面上且其呈均匀布设。

并且，多个所述左侧螺栓安装孔均位于左侧限位件2-2的竖向中心线上，且多个所述右侧螺栓安装孔均位于右侧限位件2-3的竖向中心线上。

本实施例中，所述水平支撑架1为由多根型钢杆件焊接而成的型钢支架。

本实施例中，所述底部限位板2-1为长方形钢板，所述左侧限位件2-2和右侧限位件2-3均由前后两块呈平行布设的竖向钢板组成，两块所述竖向钢板均为长方形钢板且二者的底部分别焊接固定在底部限位板2-1的前后两侧上方；所述左侧限位件2-2的两块所述竖向钢板之间通过多个所述左侧固定螺栓7连接为一体，所述右侧限位件2-3的两块所述竖向钢板之间通过多个所述右侧固定螺栓8连接为一体；

两块所述竖向钢板均与所述架内模拟结构呈平行布设，所述架内模拟结构的左侧夹持于左侧限位件2-2的两块所述竖向钢板之间，所述架内模拟结构的右侧夹持于右侧限位件2-3的两块所述竖向钢板之间。

本实施例中，两个所述竖向挡板3均为矩形平板且二者均为有机玻璃板。

并且，两个所述竖向挡板3均由多个挡板条由下至上拼接而成，多个所述挡板条的结构和尺寸均相同，每个所述挡板条均为长方形有机玻璃板，每个所述挡板条的左侧均通过左侧固定螺栓7固定在左侧限位件2-2上，且每个所述挡板条的右侧均通过右侧固定螺栓8固定在右侧限位件2-3上。

本实施例中，所述模拟煤层4由多个煤层模拟板从下至上拼接而成，多个所述煤层模拟板的层厚均相同且其均呈平行布设，所述上部模拟岩层5和下部模拟岩层6由多个岩层模拟板从下至上拼接而成，多个所述岩层模拟板的层厚均相同且其层厚均与所述煤层模拟板的层厚相同，多个所述岩层模拟板均与所述煤层模拟板呈平行布设。

本实施例中，所述煤层模拟板与底部限位板2-1之间的夹角为45°。

实际使用时，可根据具体需要，对所述煤层模拟板与底部限位板2-1之间的夹角进行相应调整。

本实施例中，所述底部限位板2-1的右侧底部设置有一个铰接轴9，所述铰接轴9呈水平布设且其与底部限位板2-1呈垂直布设，所述铰接轴9的前后两端分别伸出至底部限位板2-1外侧；所述水平支撑架1的右侧上部设置有前后两个分别供铰接轴9的前后两端安装的铰接座10，两个所述铰接座10分别位于底部限位板2-1的前后两侧。

同时，本实用新型还包括垫装于所述竖向支撑框架与水平支撑件11之间的水平垫板；所述水平支撑件11为方形钢管。

实际使用时，通过调整所述垫板的高度对所述竖向支撑框架的倾斜角度进行相应调整，从而达到对模拟煤层4、上部模拟岩层5和下部模拟岩层6的倾斜角度进行调整的目的，这样能简便实现对不同倾角急倾斜煤层的开采过程进行模拟。

实际使用过程中，采用本实用新型能对急倾斜煤层中不同高度开采位置的开采过程进行模拟，只需将该开采位置处的一个所述挡板条去除，并对模拟煤层4上该开采位置处进行开挖即可，实际操作简便。并且，通过竖向挡板3能清楚、直观对开采后所述架内模拟结构中各部分的位移及破坏状况进行观测。

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。