一种变角填模的煤矿开采平面相似模拟实验装置的制作方法

本实用新型涉及一种相似模拟实验装置，特别涉及到一种可变角相似模拟实验装置，属于实验仪器设备领域。

背景技术：

由于矿山开采活动所面临的地下工程环境的复杂性与未知性，使得相似模拟实验成为研究这些复杂工程环境的一种重要研究手段。在模拟实验研究时，可以针对研究的目的，突出主要参数的影响作用，能够在相对较短时间内在一定的程度全面地反映采矿工程中的力学过程和变形破坏形态，可为解决矿山实际工程问题提供依据，并可以结合理论与实测参数得到原型的普遍规律和变形机理。

传统的相似模拟实验装置中相似材料的填筑方式一般有立式分层填筑、模板填筑、平面变角填筑，这些填筑方式有各自的适用性和局限性，相似材料的小倾角铺填一般都适用，但针对一些大倾角煤、岩层的模拟时，一般的相似模拟实验装置就不易进行相似材料的填筑。

技术实现要素：

针对上述实验装置存在的问题，本实用新型旨在提供一种结构简单、可任意变角装填相似材料、易操作、安全可靠的相似模拟实验加载装置。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种变角填模的煤矿开采平面相似模拟实验装置，包括实验架、实验架上设置的加载装置和模框装置，模框装置具有转轴，并通过该转轴安装在实验架上，实验架侧部设置有变角装置，该变角装置是由安装在模框装置转轴上的大径齿轮、安装在实验架侧部的小径齿轮、连接大径齿轮和小径齿轮的链条、设置在小径齿轮上的手把、卡位固定销组成，实验架侧部具有销孔，大径齿轮上沿圆周方向设置有多个销孔。卡位固定销的作用是限制的齿轮的转动，从而使可模框在任一角度可以保持稳定且不倾倒。

作为优选，所述的加载装置是由竖向加载千斤顶、传力梁组成。

作为优选，所述的模框装置是由模框上护板、模框侧板、模框上部紧固板、钢化玻璃板组成，模框上部紧固板与模框上护板、模框侧板可拆卸连接。模框紧固板的作用是在进行相似模拟材料的填筑时实现模框上护板与侧板的连接与密封。

作为优选，所述实验架由外框、底座组成，外框上部设置有限位护板。限位护板的作用是限制模框立起后向后转动。

本实用新型的技术效果在于：本实用新型利用小径齿轮转动经由链条传递力偶到大径齿轮，再由大径齿轮轴将力偶传递至模框中点处，从而实现模框的整体旋转变角，使本相似模拟实验装置可以在平面内进行任意角度的旋转，使本实用新型的适用范围更广泛、相似材料的装填更方便。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图2为本实用新型的实施图主视图

图3为本实用新型的实施图左视图

图4为本实用新型的实施图俯视图

1外框，2底座，3竖向加载千斤顶，4传力梁，5模框上护板，6模框侧板，7限位护板，8相似模型，9链条，10大径齿轮，11小径齿轮，12卡位固定销，13手把，14模框上部紧固板，15钢化玻璃板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步的详细说明。

如图1、图2、图3、图4所示，一种变角填模的煤矿开采平面相似模拟实验装置包括实验架，实验架由底座2和设置在底座2上的外框1组成，外框1的上部设置有上部限位护板7，外框1内设置有模框装置。实验架的顶部设置有加载装置，实验架外侧中下部设置有变角装置。加载装置由设置在外框1顶部的竖向加载千斤顶3、传力梁4组成；模框装置由模框上护板5、模框侧板6、模框上部紧固板14、钢化玻璃板15组成，模框上部紧固板14将模框上护板5和模框侧板6进行连接，钢化玻璃板15安装在模框外侧；变角装置由大径齿轮10、链条9、小径齿轮11、卡位固定销12组成，大径齿轮10与小径齿轮11之间通过链条9连接，小径齿轮11上具有手把13，大径齿轮10上具有多个呈圆形阵列状的销孔。小径齿轮11安装在实验架的侧部。模框侧板6也具有销孔，该销孔与卡位固定销12、大径齿轮10上的多个圆形阵列状的销孔相适配。模框装置的左、右两模框侧板6上分别连接有转轴，并通过该转轴可旋转地安装在外框1上。大径齿轮10安装在左模框侧板6的转轴上，大径齿轮10转动可带动模框装置旋转。

实施过程如下：首先，将竖向加载千斤顶3升起，将大径齿轮10上的卡位固定销12拔出；通过转动小径齿轮11上的手把13将模框整体转动至任一需要角度（或是放平）；然后将卡位固定销12再次插入大径齿轮10上的销孔中以固定齿轮；然后，对旋转后的模框两端底部进行一定的支垫；在模框内进行相似模拟材料的填筑；待相似材料凝固至一定程度后，拔出卡位固定销12，反向转动手把13将模框立起；再次将卡位固定销12插入大径齿轮10上的销孔中；待相似材料风干至一定程度后，将钢化玻璃板15、模框上部紧固板14和模框上护板5拆下；将竖向加载千斤顶3下降一定高度进行预加载；最后，根据实验需要对相似模型8进行竖向加载。