本发明属于室内相似物理模型试验的技术领域，尤其涉及一种采空区顶板坍塌冲击气浪的试验模拟装置。
背景技术：
随着矿山地下开采的快速发展，越来越多的采空区成为井下施工和地面建构筑物的重大威胁，研究采空区坍塌诱发冲击气浪的危害成为众多高校的研究重点。
传统的采空区顶板坍塌诱发冲击气浪试验模拟装置主要存在的缺点表现为：(1)模拟采空区的钢桶底部巷道断面形状单一，不能进行冲击气浪在不同断面形状巷道传播的对比分析；(2)模拟采空区顶板坍塌的钢板完全靠人工提升和下落，体力消耗大，且钢板下落高度精确度较低；(3)传统试验装置重量大，无底部带轮车体，移动不方便。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种采空区顶板坍塌冲击气浪的试验模拟装置，适用于多次重复采空区坍塌模拟试验，提高试验效率和精度，节省体力，可模拟不同高度、不同厚度、不同温度的采空区顶板坍塌诱发的冲击气浪在不同断面形状巷道中的能力损失和传播规律。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种采空区顶板坍塌冲击气浪的试验模拟装置，其特征在于，包括车体、圆筒、顶板、起吊装置、水平调节装置、高度调节装置，所述车体包括底座和保护箱，所述圆筒设于所述底座中心，圆筒底部开有数个出风口，所述保护箱设于底座一侧，底座底部设有车轮，所述水平调节装置和高度调节装置均设于保护箱内部，所述起吊装置包括电磁吸盘、线缆、挂钩、钢丝绳、滑轮、中空吊杆，所述挂钩与所述电磁吸盘顶部中心相钩合，电磁吸盘与所述顶板中心磁力吸附，所述中空吊杆与保护箱体滑动连接，所述滑轮安设于中空吊杆的首尾两端的端头，所述钢丝绳的自由端与挂钩相连，钢丝绳的固定端分别绕过两端的滑轮穿过中空吊杆与高度调节装置相连，中空吊杆与水平调节装置相配置，所述线缆一端与磁力吸盘相连，另一端穿过中空吊杆与电源相连，顶板的直径与圆筒的内径相同。
按上述方案，所述中空吊杆为底部沿轴向设有平面的中空的圆柱杆结构，中空吊杆的底部平面上设有齿条，所述保护箱与中空吊杆相连处设有套管，所述套管内壁与中空吊杆的接触面上嵌设有数排滚珠。
按上述方案，所述水平调节装置包括手动水平调节装置和电动水平调节装置，所述手动水平调节装置包括水平调节旋钮、传动轴和第一齿轮，所述水平调节旋钮与传动轴一端相连，所述传动齿轮套设于传动轴另一端与所述中空吊杆的齿条相啮合，传动轴与所述保护箱通过轴承相连；所述电动水平调节装置包括水平调节马达和第二齿轮，所述第二齿轮套设于所述水平调节马达的输出轴端头与中空吊杆的齿条相啮合。
按上述方案，所述高度调节装置包括高度调节马达和绕线轴，所述高度调节马达的输出轴与所述绕线轴的一端相连，所述钢丝绳的固定端与绕线轴相连。
按上述方案，还包括手动摇把，所述手动摇把与所述保护箱通过轴承相连，手动摇把的内侧端头与绕线轴的另一端相连。
按上述方案，所述圆筒内壁上设有刻度线。
按上述方案，所述数个出风口的截面形状各异，可分别为正方形、矩形、梯形、不规则形、直墙拱形、圆形、椭圆形。
按上述方案，所述数个出风口外均设有风门。
按上述方案，所述圆筒内壁嵌设有温湿度控制器。
本发明的有益效果是：1、提供一种采空区顶板坍塌冲击气浪的试验模拟装置，可模拟不同高度、不同厚度、不同温度的采空区顶板坍塌诱发的冲击气浪在不同断面形状巷道中的能力损失和传播规律；2、顶板板提升和下落通过电磁吸盘通电和断电来完成，节约劳动力，可手动或电动对中空吊杆的水平位置进行调整，也可通过手动或电动控制顶板下落高度，安全性能高，稳定可靠；3、圆筒底部设计有多种不同截面形状的出风口，可以进行冲击气浪在不同截面形状巷道传播的对比分析。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2为本发明一个实施例的轴测图。
其中：1.底座，2.保护箱，3.出风口，4.车轮，5.电磁吸盘，6.挂钩，7.钢丝绳，8.滑轮，9.中空吊杆，10.顶板，11.齿条，12.套管，13.水平调节旋钮，14.手动摇把，15.圆筒。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如图1-2所示，一种采空区顶板坍塌冲击气浪的试验模拟装置，包括车体、圆筒15、顶板10、起吊装置、水平调节装置、高度调节装置，车体包括底座1和保护箱2，圆筒设于底座中心，其底部开有数个出风口3，数个出风口的截面形状各异，可分别为正方形、矩形、梯形、不规则形、直墙拱形、圆形、椭圆形，以供连接不同断面形状的巷道模型，可以进行冲击气浪在不同断面形状巷道传播的对比分析，出风口外均设有风门，停止试验后可关闭风门，保护箱设于底座一侧，底座底部设有车轮4，水平调节装置和高度调节装置均设于保护箱内部。
起吊装置包括电磁吸盘5、线缆、挂钩6、钢丝绳7、滑轮8、中空吊杆9，挂钩与电磁吸盘顶部中心相钩合，电磁吸盘与顶板中心磁力吸附，中空吊杆与保护箱体滑动连接，滑轮安设于中空吊杆的首尾两端的端头，钢丝绳的自由端与挂钩相连，钢丝绳的固定端分别绕过两端的滑轮穿过中空吊杆与高度调节装置相连，中空吊杆与水平调节装置相配置，线缆一端与磁力吸盘相连，另一端穿过中空吊杆与电源相连，顶板的直径与圆筒的内径相同，密闭性良好，不同厚度的顶板可以模拟不同重量的顶板坍塌，通电后的电磁吸盘吸住顶板，断电后，电磁吸盘磁力消失，顶板沿着不锈钢圆筒落下。
中空吊杆为底部沿轴向设有平面的中空的圆柱杆结构，中空吊杆的底部平面上设有齿条11，保护箱与中空吊杆相连处设有套管12，套管内壁与中空吊杆的接触面上嵌设有数排滚珠，在中空吊杆水平移动时，减小摩擦阻力。
水平调节装置包括手动水平调节装置和电动水平调节装置，手动水平调节装置包括水平调节旋钮13、传动轴和第一齿轮，水平调节旋钮与传动轴一端相连，传动齿轮套设于传动轴另一端与中空吊杆的齿条相啮合，传动轴与保护箱通过轴承相连，手动旋转水平调节旋钮可带动第一齿轮转动，进而带动中空吊杆水平移动，调整顶板的位置；电动水平调节装置包括水平调节马达和第二齿轮，第二齿轮套设于水平调节马达的输出轴端头与中空吊杆的齿条相啮合，启动水平调节马达带动第二齿轮转动，进而带动中空吊杆水平移动，调整顶板的位置。
高度调节装置包括高度调节马达和绕线轴，高度调节马达的输出轴与绕线轴的一端相连，钢丝绳的固定端与绕线轴相连，启动高度调节马达带动绕线轴旋转，进而对钢丝绳进行收放，改变顶板的高度，还包括手动摇把14，手动摇把与保护箱通过轴承相连，其的内侧端头与绕线轴的另一端相连，可手动转动手动摇把，带动绕线轴转动，实现顶板的高度调节。
圆筒的内壁上设有刻度线，操作人员可随时查看顶板的高度值，操作高度调节装置使顶板到达预定高度位置，将电磁吸盘断电，磁力消失，顶板开始沿着不锈钢的圆筒落下，直至触到圆筒底面停止，可采用触发计时器记录顶板整个下落时间，圆筒内壁嵌设有温湿度控制器，可控制圆筒内部温湿度，获得塌落时间和采空区温湿度之间特性曲线，实现对不同高度、不同厚度、不同温度的采空区顶板坍塌诱发的冲击气浪在不同断面形状巷道中的能力损失和传播规律的模拟。