一种顶煤放出散体流模拟实验架的制作方法

本实用新型涉及一种实验设备，尤其是涉及一种顶煤放出散体流模拟实验架。

背景技术：

放顶煤采煤法是在开采厚煤层时，沿煤层的底板或煤层某一厚度范围内的底部布置一个采高为2m～3m的采煤工作面，用综合机械化方式进行回采，利用矿山压力的作用或辅以松动爆破等方法，使顶煤破碎成散体后，由支架后方或上方的“放煤窗口”放出，并由刮板运输机运出工作面。放顶煤开采“以放为主，以采促放”。放顶煤开采过程中，顶煤的破碎和放出是关键技术之一，且顶煤的破坏与开采过程与围岩破坏活动规律有关。顶煤放出过程是放顶煤开采领域的重要研究内容。但目前，没有一个统一、标准且能对放顶煤开采过程中顶煤放出后的散体流动过程进行有效模拟的顶煤放出散体流模拟装置，因而在实验室对顶煤放出后形成的散体流(即顶煤放出散体流)进行模拟时，不可避免地存在使用操作不便、费工费时、模拟效果较差等缺陷。

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，提供一种顶煤放出散体流模拟实验架，其结构简单、设计合理且加工制作及使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成顶煤放出散体流模拟过程，并且模拟效果好。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种顶煤放出散体流模拟实验架，其特征在于：包括竖向支撑架、安装在所述竖向支撑架前后两侧的外挡板、对煤层顶板进行模拟的顶板模拟板、位于顶板模拟板右侧且对煤层底板进行模拟的底板模拟板、对待放出顶煤进行模拟的顶煤模拟煤层、对位于所述待放出顶煤上方的岩层进行模拟的模拟岩层和对用于支撑所述待放出顶板的液压支架进行模拟且能进行左右平移的支架模拟板，两个所述外挡板均呈竖直向布设且二者均为透明平板；所述竖向支撑架包括水平底座以及分别支撑于水平底座左右两侧上方的左侧立柱和右侧立柱，所述水平底座、左侧立柱和右侧立柱均布设于同一竖直面上；两个所述外挡板的左侧均通过一列左侧固定螺栓固定在左侧立柱上，所述左侧立柱上开有多个分别供左侧固定螺栓安装的左侧螺栓安装孔；两个所述外挡板的右侧均通过一列右侧固定螺栓固定在右侧立柱上，所述右侧立柱上开有多个分别供右侧固定螺栓安装的右侧螺栓安装孔；所述左侧立柱、右侧立柱、顶板模拟板、底板模拟板和支架模拟板均位于两个所述外挡板之间；所述顶板模拟板与底板模拟板呈平行布设，所述顶煤模拟煤层和模拟岩层均位于顶板模拟板和底板模拟板之间；所述支架模拟板呈水平布设且其左右两侧分别插装在左侧立柱和右侧立柱上，所述左侧立柱和右侧立柱的下部均开有供支架模拟板插装的水平插孔；所述左侧立柱上装有一个对顶板模拟板进行固定的顶板固定杆，所述顶板固定杆的左右两端分别与左侧立柱和顶板模拟板连接；所述右侧立柱上装有一个对底板模拟板进行固定的底板固定杆，所述底板固定杆的左右两端分别与底板模拟板和右侧立柱连接。

上述一种顶煤放出散体流模拟实验架，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。

上述一种顶煤放出散体流模拟实验架，其特征是：所述水平底座、左侧立柱和右侧立柱均为矩形钢管，所述左侧立柱和右侧立柱呈对称布设，两个所述外挡板呈对称布设。

上述一种顶煤放出散体流模拟实验架，其特征是：两个所述外挡板分别为安装在所述竖向支撑架前后两侧的前侧挡板和后侧挡板，所述左侧立柱和右侧立柱的前侧壁均与所述前侧挡板的内侧壁紧贴，所述左侧立柱和右侧立柱的后侧壁均与所述后侧挡板的内侧壁紧贴；所述支架模拟板的前侧壁与所述前侧挡板的内侧壁紧贴，且支架模拟板的后侧壁与所述后侧挡板的内侧壁紧贴。

上述一种顶煤放出散体流模拟实验架，其特征是：所述支架模拟板由一块长条形钢板弯曲而成，所述支架模拟板由左至右分为左侧模拟板节段、中部模拟板节段和右侧模拟板节段，所述左侧模拟板节段和右侧模拟板节段均呈水平布设，且左侧模拟板节段的高度低于右侧模拟板节段的高度，所述左侧模拟板节段的底面高度高于外挡板的底部高度；所述中部模拟板节段与顶板模拟板呈平行布设。

上述一种顶煤放出散体流模拟实验架，其特征是：两个所述外挡板均为矩形平板且二者均为有机玻璃板。

上述一种顶煤放出散体流模拟实验架，其特征是：所述水平底座的长度为1m～1.2m，所述左侧立柱和右侧立柱的高度均为8m～10m，所述外挡板的高度为5m～7m。

上述一种顶煤放出散体流模拟实验架，其特征是：所述顶板固定杆和底板固定杆的结构相同；

所述顶板固定杆包括第一水平固定杆和安装在所述第一水平固定杆上的第一限位螺母，所述第一水平固定杆为水平螺杆；所述左侧立柱上开有一个供所述第一水平固定杆安装的左侧安装孔，所述第一限位螺母位于左侧立柱右侧；所述顶板模拟板的外侧壁上设置有一个供所述第一水平固定杆右端卡装的第一卡套；

所述底板固定杆包括第二水平固定杆和安装在所述第二水平固定杆上的第二限位螺母，所述第二水平固定杆为水平螺杆；所述右侧立柱上开有一个供所述第二水平固定杆安装的右侧安装孔，所述第二限位螺母位于右侧立柱左侧；所述底板模拟板的外侧壁上设置有一个供所述第二水平固定杆右端卡装的第二卡套。

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，将支架模拟板水平向左平推并使顶板模拟板和底板模拟板均支撑于支架模拟板的左侧模拟板节段上后，根据所模拟煤层的倾角对顶板模拟板和底板模拟板的倾斜角度分别进行调整，再将顶煤模拟煤层和模拟岩层装入顶板模拟板和底板模拟板之间，并使顶煤模拟煤层支撑于左侧模拟板节段上即可，省工省时。

4、使用操作简便且使用效果好、实用价值高，能简便、快速完成顶煤放出散体流模拟过程，并能实现不同倾角煤层的顶煤放出散体流模拟过程，并且模拟效果直观。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且加工制作及使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成顶煤放出散体流模拟过程，并且模拟效果好。

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为本实用新型竖向支撑架和外挡板的结构示意图。

图3为本实用新型竖向支撑架、顶板模拟板、底板模拟板、支架模拟板、顶煤模拟煤层和模拟岩层的结构示意图。

附图标记说明:

1—外挡板； 2—顶板模拟板； 3—底板模拟板；

4—顶煤模拟煤层； 5—模拟岩层； 6—水平底座；

7—左侧立柱； 8—右侧立柱； 9—左侧固定螺栓；

10—右侧固定螺栓； 11—支架模拟板；

11-1—左侧模拟板节段； 11-2—中部模拟板节段；

11-3—右侧模拟板节段； 12—顶板固定杆； 13—底板固定杆；

14—第一卡套； 15—第二卡套。

具体实施方式

如图1、图2及图3所示，本实用新型包括竖向支撑架、安装在所述竖向支撑架前后两侧的外挡板1、对煤层顶板进行模拟的顶板模拟板2、位于顶板模拟板2右侧且对煤层底板进行模拟的底板模拟板3、对待放出顶煤进行模拟的顶煤模拟煤层4、对位于所述待放出顶煤上方的岩层进行模拟的模拟岩层5和对用于支撑所述待放出顶板的液压支架进行模拟且能进行左右平移的支架模拟板11，两个所述外挡板1均呈竖直向布设且二者均为透明平板；所述竖向支撑架包括水平底座6以及分别支撑于水平底座6左右两侧上方的左侧立柱7和右侧立柱8，所述水平底座6、左侧立柱7和右侧立柱8均布设于同一竖直面上；两个所述外挡板1的左侧均通过一列左侧固定螺栓9固定在左侧立柱7上，所述左侧立柱7上开有多个分别供左侧固定螺栓9安装的左侧螺栓安装孔；两个所述外挡板1的右侧均通过一列右侧固定螺栓10固定在右侧立柱8上，所述右侧立柱8上开有多个分别供右侧固定螺栓10安装的右侧螺栓安装孔；所述左侧立柱7、右侧立柱8、顶板模拟板2、底板模拟板3和支架模拟板11均位于两个所述外挡板1之间；所述顶板模拟板2与底板模拟板3呈平行布设，所述顶煤模拟煤层4和模拟岩层5均位于顶板模拟板2和底板模拟板3之间；所述支架模拟板11呈水平布设且其左右两侧分别插装在左侧立柱7和右侧立柱8上，所述左侧立柱7和右侧立柱8的下部均开有供支架模拟板11插装的水平插孔；所述左侧立柱7上装有一个对顶板模拟板2进行固定的顶板固定杆12，所述顶板固定杆12的左右两端分别与左侧立柱7和顶板模拟板2连接；所述右侧立柱8上装有一个对底板模拟板3进行固定的底板固定杆13，所述底板固定杆13的左右两端分别与底板模拟板3和右侧立柱8连接。

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立柱7的竖向中心线上，且多个所述右侧螺栓安装孔均位于右侧立柱8的竖向中心线上。

本实施例中，所述水平底座6、左侧立柱7和右侧立柱8均为矩形钢管，所述左侧立柱7和右侧立柱8呈对称布设，两个所述外挡板1呈对称布设。

实际加工时，所述水平底座1与左侧立柱7和右侧立柱8之间均以焊接方式进行固定。

本实施例中，两个所述外挡板1分别为安装在所述竖向支撑架前后两侧的前侧挡板和后侧挡板，所述左侧立柱7和右侧立柱8的前侧壁均与所述前侧挡板的内侧壁紧贴，所述左侧立柱7和右侧立柱8的后侧壁均与所述后侧挡板的内侧壁紧贴；所述支架模拟板11的前侧壁与所述前侧挡板的内侧壁紧贴，且支架模拟板11的后侧壁与所述后侧挡板的内侧壁紧贴。

实际加工时，所述支架模拟板11由一块长条形钢板弯曲而成，所述支架模拟板11由左至右分为左侧模拟板节段11-1、中部模拟板节段11-2和右侧模拟板节段11-3，所述左侧模拟板节段11-1和右侧模拟板节段11-3均呈水平布设，且左侧模拟板节段11-1的高度低于右侧模拟板节段11-3的高度，所述左侧模拟板节段11-1的底面高度高于外挡板1的底部高度；所述中部模拟板节段11-2与顶板模拟板2呈平行布设。

本实施例中，两个所述外挡板1均为矩形平板且二者均为有机玻璃板。

并且，为便于对顶煤模拟煤层4的位移进行简便、直观观测，在两个所述外挡板1上绘制有网格。

本实施例中，所述水平底座6的长度为1m～1.2m，所述左侧立柱7和右侧立柱8的高度均为8m～10m，所述外挡板1的高度为5m～7m。

实际加工时，可根据具体需要，对水平底座6的长度以及左侧立柱7、右侧立柱8和外挡板1的高度分别进行相应调整。

本实施例中，所述顶板固定杆12和底板固定杆13的结构相同；

所述顶板固定杆12包括第一水平固定杆和安装在所述第一水平固定杆上的第一限位螺母，所述第一水平固定杆为水平螺杆；所述左侧立柱7上开有一个供所述第一水平固定杆安装的左侧安装孔，所述第一限位螺母位于左侧立柱7右侧；所述顶板模拟板2的外侧壁上设置有一个供所述第一水平固定杆右端卡装的第一卡套14；

所述底板固定杆13包括第二水平固定杆和安装在所述第二水平固定杆上的第二限位螺母，所述第二水平固定杆为水平螺杆；所述右侧立柱8上开有一个供所述第二水平固定杆安装的右侧安装孔，所述第二限位螺母位于右侧立柱8左侧；所述底板模拟板3的外侧壁上设置有一个供所述第二水平固定杆右端卡装的第二卡套15。

本实施例中，相邻两个所述左侧螺栓安装孔之间的间距为10cm。

本实施例中，所述支架模拟板11的板厚为10cm。

实际加工时，可根据具体需要，对相邻两个所述左侧螺栓安装孔之间的间距和支架模拟板11的板厚进行相应调整。

实际使用时，先将支架模拟板11水平向左平推，并使顶板模拟板2和底板模拟板3均支撑于支架模拟板11的左侧模拟板节段11-1上；再根据所模拟煤层的倾角对顶板模拟板2和底板模拟板3的倾斜角度分别进行相应调整，并通过顶板固定杆12对顶板模拟板2进行固定，且通过底板固定杆13对底板模拟板3进行固定；之后，将预先加工好的顶煤模拟煤层4和模拟岩层5均夹持于顶板模拟板2和底板模拟板3之间，并使顶煤模拟煤层4支撑于左侧模拟板节段11-1上，且模拟岩层5位于顶煤模拟煤层4上方；然后，将支架模拟板11水平向右平推，直至将左侧模拟板节段11-1向右平移至底板模拟板3右侧。所述顶煤模拟煤层4为对顶煤破碎后成散体的煤层进行模拟的模拟煤层。所述支架模拟板11水平向右平推过程中，所述顶煤模拟煤层4逐渐失去支架模拟板11的支撑作用，通过外挡板1能清楚、直观对顶煤模拟煤层4的顶煤放出过程进行观测，从而实现对放顶煤开采过程中顶煤放出后的散体流动过程进行有效模拟。

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。