一种便携式充填开采捣实模拟装置的制作方法

本发明属于煤矸石充填开采技术领域，尤其涉及一种便携式充填开采捣实模拟装置。

背景技术：

在煤矸石充填开采过程中，充填支架是必不可少的设备，对于煤矸石的运输，充填以及夯实发挥重要作用。而矸石充填支架的夯实机构担负着煤矸石在采空区的充满和夯实的工作，是有别于其他支架的显著特征。在矸石充入采空区后，夯实机构对其进行推捣夯实，在推捣和接顶的基础上增加松散矸石致密度，提高充填矸石的抗压能力，使其能承受一定的顶板下沉压力，减少顶板下沉量，从而有效控制地表沉陷和降低地面建筑物的破坏程度。

在目前的矸石充填模拟实验中，模拟装置夯实推力不足，充填物料推捣不均匀，充填物料致密度不够，实验装置简陋而导致操作不规范、不能模拟和真实反映现场工程实际、实验室与现场结果偏差较大。目前尚未有个人和组织发明和制造出适应实际工作情况、具有较高规范性和准确性的模拟充填支架夯实机构的实验装置或类似物。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的技术问题，解决矸石充填模拟实验中夯实推力不足，充填物料推捣不均匀，充填物料致密度不够，实验装置简陋而导致操作不规范、不能模拟和真实反映现场工程实际、实验室与现场结果偏差较大等问题。本发明提供一种便携式充填开采捣实模拟装置，主要提供矸石充填模拟实验过程中对采空区充填矸石的推捣和夯实作用，从而增加了对充填物料的夯实效果，提高实验过程的规范性和实验结果的准确性。

一种便携式充填开采捣实模拟装置，主要由箱体1、旋转手柄2、旋转螺纹杆3、分离式液压千斤顶、输油软管4、球形铰接头5、铰接头支座6、侧向限位板7组成；箱体1由厚度1cm的钢板焊接而成，顶盖用螺栓进行固定连接，便于拆卸顶盖，这样方便对箱体1内部的物件进行维护维修。方便拆卸为使箱体1能提供足够的支撑力而不变形，箱体1后板焊制厚2cm的钢板，整个箱体1外表面喷有一层蓝色漆。箱体1上部留有一圆孔，内置输油软管4上的快速接头8。箱体1顶盖两侧焊接有两个提手9，提手9之间打一孔并伸进一旋转螺纹杆3，旋转螺纹杆3上部焊接旋转手柄2，可对旋转螺纹杆3进行转动。旋转螺纹杆3另一头则伸入箱体1内部并悬空，箱体1内部有一连接杆10，连接杆10一头用螺帽连接在旋转螺纹杆3上，另一头则套在千斤顶本体11中部卡环12上的螺丝。箱体1下面钢板上横向放置千斤顶本体11，箱体1前钢板中心往下则为一个矩形孔洞，高14cm，宽6.2cm，千斤顶上端露出孔洞2cm。箱体1后钢板下侧焊接有铰接头支座6，铰接头支座6上设有球形铰接头5，球形铰接头5可以灵活转动。球形铰接头5和本体底座13连接，这样千斤顶本体11可以在旋转螺纹杆3的带动下，实现千斤顶本体11的上下变角度转动。位于卡环12上的侧向限位板7则可以约束千斤顶本体11在上下变角度转动过程中不能左右移动。

箱体1长40cm、宽20cm、高31cm，千斤顶液压油缸容量3.0l，油泵规格为10t，输油软管长度100cm，千斤顶液压油泵本体长度30cm、外直径6cm，千斤顶本体内活塞杆直径4cm、最大行程20cm，千斤顶本体距离支座底面有1.3cm。千斤顶活塞杆14前端通过焊接在金属板上的套筒与实验用的金属挡板连接，模拟矸石充填支架的捣实板。千斤顶从水平向上最大抬升角度约25度，千斤顶本体前端头向上最大抬升约11cm。

本装置的具体操作步骤如下：初始状态时，千斤顶本体11与铰接头支座6底面平行，然后根据实验要求转动旋转手柄2使旋转螺纹杆3上升，进而由连接杆10带动千斤顶本体11前端向上抬升，抬升过程中可通过仪器读出千斤顶本体11前端距离底面的高度，换算出相应角度，当千斤顶本体11前端达到实验要求角度或抬升距离后，将千斤顶本体11前端固定；之后通过外部液压油缸加油卸油，千斤顶本体内部活塞杆14可进行伸出缩回，从而对充填物料进行多角度的推捣夯实，增加充填物料的致密性和抗压能力；使用完毕后，反向转动旋转手柄2，千斤顶本体慢慢向下移动和缩回，最终恢复初始状态。

有益效果：解决矸石充填模拟实验中夯实推力不足，充填物料推捣不均匀，充填物料致密度不够，实验装置简陋而导致操作不规范、不能模拟和真实反映现场工程实际、实验室与现场结果偏差较大等问题。本发明主要提供矸石充填模拟实验过程中对采空区充填矸石的推捣和夯实作用，从而增加了对充填物料的夯实效果，提高实验过程的规范性和实验结果的准确性。

本装置构造原理和实验作用符合矸石充填支架的夯实机构实验室模拟实验的要求。该装置的整个操作过程和现实充填夯实过程具有高度相似性，可以在实验室中通过模拟实验实现对现实充填过程中物料夯实规律的掌握，节省了工业性试验的大量人力、物力、财力、时间成本以及减少了工业性试验结果的不确定性风险，经济适用效果较为显著。装置易携带，可改变相关参数设计，满足不同场合的需求。

附图说明

图1为本发明的便携式充填开采捣实模拟装置结构示意图

图中：箱体1、旋转手柄2、旋转螺纹杆3、输油软管4、球形铰接头5、铰接头支座6、侧向限位板7、快速接头8、提手9、连接杆10、千斤顶本体11、卡环12、本体底座13、活塞杆14。

具体实施方式

如图1所示为本发明的一种便携式充填开采捣实模拟装置结构示意图，该装置主要由箱体1、旋转手柄2、旋转螺纹杆3、分离式液压千斤顶、输油软管4、球形铰接头5、铰接头支座6、侧向限位板7组成；箱体1由厚度1cm的钢板焊接而成，顶盖用螺栓进行固定连接，便于拆卸顶盖，这样方便对箱体1内部的物件进行维护维修。方便拆卸为使箱体1能提供足够的支撑力而不变形，箱体1后板焊制厚2cm的钢板，整个箱体1外表面喷有一层蓝色漆。箱体1上部留有一圆孔，内置输油软管4上的快速接头8。箱体1顶盖两侧焊接有两个提手9，提手9之间打一孔并伸进一旋转螺纹杆3，旋转螺纹杆3上部焊接旋转手柄2，可对旋转螺纹杆3进行转动。旋转螺纹杆3另一头则伸入箱体1内部并悬空，箱体1内部有一连接杆10，连接杆10一头用螺帽连接在旋转螺纹杆3上，另一头则套在千斤顶本体11中部卡环12上的螺丝。箱体1下面钢板上横向放置千斤顶本体11，箱体1前钢板中心往下则为一个矩形孔洞，高14cm，宽6.2cm，千斤顶上端露出孔洞2cm。箱体1后钢板下侧焊接有铰接头支座6，铰接头支座6上设有球形铰接头5，球形铰接头5可以灵活转动。球形铰接头5和本体底座13连接，这样千斤顶本体11可以在旋转螺纹杆3的带动下，实现千斤顶本体11的上下变角度转动。位于卡环12上的侧向限位板7则可以约束千斤顶本体11在上下变角度转动过程中不能左右移动。

箱体1长40cm、宽20cm、高31cm，千斤顶液压油缸容量3.0l，油泵规格为10t，输油软管长度100cm，千斤顶液压油泵本体长度30cm、外直径6cm，千斤顶本体内活塞杆直径4cm、最大行程20cm，千斤顶本体距离支座底面有1.3cm。千斤顶活塞杆14前端通过焊接在金属板上的套筒与实验用的金属挡板连接，模拟矸石充填支架的捣实板。千斤顶从水平向上最大抬升角度约25度，千斤顶本体前端头向上最大抬升约11cm。

本装置的具体操作步骤如下：初始状态时，千斤顶本体11与铰接头支座6底面平行，然后根据实验要求转动旋转手柄2使旋转螺纹杆3上升，进而由连接杆10带动千斤顶本体11前端向上抬升，抬升过程中可通过仪器读出千斤顶本体11前端距离底面的高度，换算出相应角度，当千斤顶本体11前端达到实验要求角度或抬升距离后，将千斤顶本体11前端固定；之后通过外部液压油缸加油卸油，千斤顶本体内部活塞杆14可进行伸出缩回，从而对充填物料进行多角度的推捣夯实，增加充填物料的致密性和抗压能力；使用完毕后，反向转动旋转手柄2，千斤顶本体慢慢向下移动和缩回，最终恢复初始状态。

该装置解决矸石充填模拟实验中夯实推力不足，充填物料推捣不均匀，充填物料致密度不够，实验装置简陋而导致操作不规范、不能模拟和真实反映现场工程实际、实验室与现场结果偏差较大等问题。本发明主要提供矸石充填模拟实验过程中对采空区充填矸石的推捣和夯实作用，从而增加了对充填物料的夯实效果，提高实验过程的规范性和实验结果的准确性。

本装置构造原理和实验作用符合矸石充填支架的夯实机构实验室模拟实验的要求。该装置的整个操作过程和现实充填夯实过程具有高度相似性，可以在实验室中通过模拟实验实现对现实充填过程中物料夯实规律的掌握，节省了工业性试验的大量人力、物力、财力、时间成本以及减少了工业性试验结果的不确定性风险，经济适用效果较为显著。装置易携带，可改变相关参数设计，满足不同场合的需求。