专利名称:一种相似模拟实验中的煤层材料的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种相似模拟实验中的煤层材料，包括有本体，该本体由长方体结构的合金块构成，该合金块具有第一进液口、第二进液口、第一出液口以及第二出液口，该第一出液口设置于合金块的左侧上方，该第二出液口设置于合金块的底部，该第一进液口与第一出液口连通，该第二进液口与第二出液口连通；通过利用合金块来代替模拟煤层的开采部分，并配合在合金块的表面涂一层环氧树脂材料，再利用环氧树脂溶解液将其溶解，代替人工开挖煤层，可以精确开挖的步距，减少了实验所需时间；且不仅可以减小手工开挖模型在尺寸上的误差，还可以降低开挖模型的劳动强度，同时可以避免开挖过程中产生的扬尘。
【专利说明】一种相似模拟实验中的煤层材料
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种煤层相似模拟实验领域技术，特别是指一种相似模拟实验中的煤层材料。
【背景技术】
[0002]矿井煤层开采后，上覆岩层随工作面的推进在采场垂直方向上形成垮落带、裂隙带、弯曲下沉带，“覆岩三带”的准确划分是“三下采煤”可行性研宄和设计、覆岩离层充填技术研宄和应用、突出矿井保护层选择和开采设计，以及上邻近层瓦斯抽放研宄和实施的依据。同时，随着煤层工作面的推进，工作面前方的应力也在发生变化，掌握工作面前方应力分布对巷道支护具有重要意义。目前，研宄采空区三带、工作面前方应力变化规律方面，技术手段很多，其中实验室相似模拟实验是一种重要手段。众多学者采用相似模拟实验取得了驱动重要研宄成果(李树刚，2013，矿业安全与环保；刘秀英，2004，太原理工大学学报)。
[0003]传统的相似模拟实验装置，是在长方体试验框架内填入模拟煤层和岩层的相似材料，相似材料主要有河砂、碳酸钙、石膏按照配比构成，岩层用电动锤或铁镐夯实，从而制成模型；通过人工逐次开挖一段距离的煤层模拟材料，模拟出采矿的推进过程。传统实验装置在模拟工作面推进时，需要借助工具逐步开挖模拟煤层的材料，这种方式不仅费时费力，而且不能保证每次开挖的距离相同。中国专利(申请号200810128331.8)公布了一种相似模拟和物理模拟相结合的采场矿压机械模拟试验台，利用模拟橡胶板煤层底板、气囊模拟煤层、由若干橡胶块和硬质材料块连接成整体的层状结构模拟老顶；由于气囊的膨胀不均匀，会影响顶板压力测定的可靠性；由于煤层开采过后，顶板由于卸压而出现膨胀变形现象，层状结构体现不出这种现象；同时，相似模拟是基于“相似三定律”而建立的，由于橡胶的应力、容重固定，不能体现各个岩层的差异。文献(采场下伏煤岩体卸压作用原理及在被保护层卸压瓦斯抽采中的应用，王海锋，2008)利用石蜡易熔化的特性，采用石蜡加热熔化方案代替煤层开挖，这种方法可以避免传统方法开挖的弊端，但是实验中是石蜡融化时间长大69min，从而造成实验周期长；另外，石蜡容易变形，在夯实模型的过程中，很难保证石蜡的厚度达到模拟煤层的高度。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种结构简单、精确模拟开挖步距的相似模拟实验中的煤层材料。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案:
[0006]一种相似模拟实验中的煤层材料，包括有本体，该本体由长方体结构的合金块构成，该合金块具有第一进液口、第二进液口、第一出液口以及第二出液口，该第一出液口设置于合金块的左侧上方，该第二出液口设置于合金块的底部，该第一进液口与第一出液口连通，该第二进液口与第二出液口连通。
[0007]作为一种优选方案，所述合金块的长度为20?30cm，宽度为5?10cm，厚度为2?1cm0
[0008]作为一种优选方案，所述第一出液口为整排间隔均匀地设置，该第一出液口距离合金块的左侧上边界为2~6mm，相邻两个第一出液口之间间距为4~6cm，每个第一出液口的直径为3~6mm，该第一进液口到每个第一出液口之间的距离均相同。
[0009]作为一种优选方案，所述第一出液口的形状为圆形。
[0010]作为一种优选方案，所述第二出液口为两排间隔均匀地设置，该两排第二出液口关于合金块的中心线对称，相邻两个第二出液口之间间距4~6cm，每个第二出液口的直径为3~6mm,该第二进液口到每个第二出液口之间的距离均相同。
[0011]作为一种优选方案，所述第二出液口的形状为圆形。
[0012]作为一种优选方案，所述合金块为铝合金材质。
[0013]作为一种优选方案，所述第一进液口与第二进液口的内壁上均设置有螺纹，该第一进液口与第二进液口通过螺纹与胶管连接。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，
[0015]通过利用合金块来代替模拟煤层的开采部分，并配合在合金块的表面涂一层环氧树脂材料，再利用环氧树脂溶解液将其溶解，代替人工开挖煤层，可以精确开挖的步距，减少了实验所需时间；且不仅可以减小手工开挖模型在尺寸上的误差，还可以降低开挖模型的劳动强度，同时可以避免开挖过程中产生的扬尘。
[0016]为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型之较佳实施例的主视图；
[0018]图2是本实用新型之较佳实施例的左视图；
[0019]图3是本实用新型之较佳实施例的仰视图；
[0020]图4是图1在A-A处的截面示意图；
[0021]图5是图1在B-B处的截面不意图；
[0022]图6是图1在C-C处的截面示意图；
[0023]图7是图1在D-D处的截面示意图。
[0024]附图标识说明。
[0025]10、本体11、合金块
[0026]111、第一进液口112、第二进液口
[0027]113、第一出液口114、第二出液口。
【具体实施方式】
[0028]请参照图1至图7所示，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构，包括有本体10。
[0029]其中，该本体10由长方体结构的合金块11构成，在本实施例中，该合金块11为铝合金材质，当然，该合金块11也可以是其它的合金材质。在煤层相似模拟实验中，利用本实用新型提供的模拟煤层材料代替了常规的石膏、碳酸钙、河沙的混合材料。该合金块11的长度为20~30cm，宽度为5~10cm，厚度为2~10cm。具体而言，该合金块11具有第一进液口111、第二进液口 112、第一出液口 113以及第二出液口 114，该第一进液口 111与第二进液口 112设置于合金块11的前侧面上，该第一进液口 111与第二进液口 112的内壁上均设置有螺纹，该第一进液口 111与第二进液口 112通过螺纹与胶管(图中未示)连接。该第一出液口 113设置于合金块11的左侧上方，该第一进液口 111与第一出液口 113连通(如图4所示)，所述第一出液口 113为整排间隔均匀地设置，该第一出液口 113距离合金块11的左侧上边界为2~6mm，相邻两个第一出液口 113之间间距为4~6cm，每个第一出液口 113的直径为3~6mm，该第一进液口 111到每个第一出液口 113之间的距离均相同。所述第一出液口 113的形状为圆形。
[0030]该第二出液口 114设置于合金块11的底部，该第二进液口 112与第二出液口 114连通(如图5至图7所示)。所述第二出液口 114为两排间隔均匀地设置，该两排第二出液口 114关于合金块11的中心线对称，相邻两个第二出液口 114之间间距4~6cm，每个第二出液口 114的直径为3~6mm，该第二进液口 112到每个第二出液口 114之间的距离均相同。该第二出液口 114的形状为圆形。
[0031]本实用新型的使用方法如下所示:
[0032]首先，在合金块11铺在煤层底板上面之前，需要将合金块11左侧以及底部表面涂一层厚度为2~6mm的环氧树脂胶；接着，煤层开挖前，通过胶管将液压泵和模拟煤层的合金块11的第一进液口 111与第二进液口 112相连；通过液压泵将环氧树脂溶解液注入合金块11的第一进液口 111与第二进液口 112内，流量控制在20~200ml/min，压力控制在0.01-0.2MPa，溶解液通过合金块11内部通道从第一出液口 113与第二出液口 114中出来从而到达合金块11的左侧以及底部表面，进而将环氧树脂溶解，使得合金块11与周围材料的缝隙减小，在重力作用下，合金块11会掉落在底板上；最后，逐次在所有合金块11内注入溶解液，可以将合金块11逐次取出，即可模拟煤层的开采过程。
[0033]综上所述，本实用新型的设计重点在于，通过利用合金块来代替模拟煤层的开采部分，并配合在合金块的表面涂一层环氧树脂材料，再利用环氧树脂溶解液将其溶解，代替人工开挖煤层，可以精确开挖的步距，减少了实验所需时间；且不仅可以减小手工开挖模型在尺寸上的误差，还可以降低开挖模型的劳动强度，同时可以避免开挖过程中产生的扬尘。
[0034]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种相似模拟实验中的煤层材料，其特征在于:包括有本体，该本体由长方体结构的合金块构成，该合金块具有第一进液口、第二进液口、第一出液口以及第二出液口，该第一出液口设置于合金块的左侧上方，该第二出液口设置于合金块的底部，该第一进液口与第一出液口连通，该第二进液口与第二出液口连通。2.根据权利要求1所述的一种相似模拟实验中的煤层材料，其特征在于:所述合金块的长度为20~30cm，宽度为5~10cm，厚度为2~10cm。3.根据权利要求1所述的一种相似模拟实验中的煤层材料，其特征在于:所述第一出液口为整排间隔均匀地设置，该第一出液口距离合金块的左侧上边界为2~6mm，相邻两个第一出液口之间间距为4~6cm，每个第一出液口的直径为3~6mm，该第一进液口到每个第一出液口之间的距离均相同。4.根据权利要求1所述的一种相似模拟实验中的煤层材料，其特征在于:所述第一出液口的形状为圆形。5.根据权利要求1所述的一种相似模拟实验中的煤层材料，其特征在于:所述第二出液口为两排间隔均匀地设置，该两排第二出液口关于合金块的中心线对称，相邻两个第二出液口之间间距4~6cm，每个第二出液口的直径为3~6mm，该第二进液口到每个第二出液口之间的距离均相同。6.根据权利要求1所述的一种相似模拟实验中的煤层材料，其特征在于:所述第二出液口的形状为圆形。7.根据权利要求1所述的一种相似模拟实验中的煤层材料，其特征在于:所述合金块为铝合金材质。8.根据权利要求1所述的一种相似模拟实验中的煤层材料，其特征在于:所述第一进液口与第二进液口的内壁上均设置有螺纹，该第一进液口与第二进液口通过螺纹与胶管连接。
【文档编号】G01N33-24GK204287173SQ201420723028
【发明者】郭玉森, 刘谦, 林世豪, 王世潭, 张文武, 何庆标, 赖永明, 林璐瑶 [申请人]龙岩学院