相似模拟实验采硐掘进装置的制作方法

本发明涉及采矿及岩土工程，尤其涉及一种相似模拟实验采硐掘进装置。

背景技术：

1、端帮采煤机开采的实质是在边坡下部煤层出露位置沿煤层施工一系列垂直于边坡走向的巷硐，开采全程无支护，通过巷硐之间保留的支撑煤柱来支承上覆岩土体重量。受工艺与安全等因素限制，露天矿边帮压煤数量巨大，随着内排及复垦工作的完成，这些压滞资源多数将成为永久损失。因此，如何在保证边坡安全稳定的前提下实现边帮压覆资源的高效开采，现已成为采矿技术发展所面临的重要问题。

2、相似材料模拟实验是采矿及岩土工程技术领域研究地下开挖诱发上覆岩层移动的重要方法。相关技术中，针对端帮煤的相似材料模拟实验较少，实验的难点为采硐群的快速开挖。利用冲击铲制作形成采硐群，会伴随着强大的冲力压力，这些冲击压力会严重破坏覆岩的稳定性，影响模拟实验的准确性。并且，冲击铲的运行轨迹的限制不够完善，致使铲头运移轨迹偏移，且不受控制，导致采硐之间存在连通的情况，采硐出现拐弯的情况，一些采硐深处的剖面与洞口的形状完全不同，严重影响实验的准确性。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的实施例提出一种相似模拟实验采硐掘进装置，该装置能够确保采硐的稳定性和准确性，并且降低人力付出和节省采硐掘进时间。

3、本发明实施例的相似模拟实验采硐掘进装置包括：实验台架、掘进组件和传动电机，所述实验台架具有实验平台，所述实验平台用于铺设实验材料，所述掘进组件包括掘进铲和多个螺旋钻，所述掘进铲沿水平方向可往复移动地设在所述实验台架上，所述掘进铲用于收集剥离所述实验材料，所述掘进铲为空心桶状结构，所述掘进铲位于其延伸方向上的一端的开口为进料口，所述螺旋钻的钻轴与所述掘进铲可转动地相连，且所述螺旋钻贯穿所述进料口，所述螺旋钻用于松动所述实验材料并将松动的实验材料通过所述进料口输送至所述掘进铲内，所述掘进铲的铲壁上设有位于所述螺旋钻下方的排料口，所述排料口远离所述进料口，以便所述掘进铲内的实验材料通过所述排料口排出，所述传动电机设在所述掘进铲内，所述传动电机的输出轴与所述螺旋钻的钻轴相连以驱动所述螺旋钻旋转。

4、本发明实施例的相似模拟实验采硐掘进装置，采用螺旋钻与桶状掘进铲结合的方式，掘进铲采硐过程的同时利用螺旋钻松动实验材料。对比相关技术中，直接通过冲击铲的冲击压力插入实验材料进行采硐的方式，本发明实施例的相似模拟实验采硐掘进装置对实验材料的冲击压力较小，从而降低采硐掘进伴生的冲击压力对实验结果的影响，进而提高采硐过程的稳定性和实验结果的准确性。

5、并且，相关技术中，通过人力将冲击铲冲击插入实验材料中，人力付出较高。本发明实施例的相似模拟实验采硐掘进装置，通过传动电机驱动螺旋钻旋转以松动实验材料，从而减少实验人员推动掘进铲插入实验材料所需的推力。并且，相关技术中，需往复推拉冲击铲进行采硐。本发明实施例的相似模拟实验采硐掘进装置，利用螺旋钻的旋转以输送掘进铲内的实验材料，通过掘进铲的排料口排出，以使掘进铲可持续前进采硐，避免了往复移动掘进铲进行排料导致实验时间增加，从而达到高效掘进的目的，提高实验效率。

6、在一些实施例中，所述掘进铲的截面形状为圆形或多边形。

7、在一些实施例中，多个所述螺旋钻环绕所述掘进铲的在长度方向上的中心线间隔分布。

8、在一些实施例中，所述掘进铲的进料口的轮廓呈锯齿状。

9、在一些实施例中，所述螺旋钻的长度为130～150cm，所述螺旋钻的钻头与所述掘进铲的齿尖之间的距离为2～3cm。

10、在一些实施例中，还包括直线定向组件，所述直线定向组件包括第一槽钢、第二槽钢、第一直线光轴和第二直线光轴，所述第一槽钢和所述第二槽钢沿第一方向间隔布设在所述实验台架上，所述第一槽钢上设有沿第二方向间隔分布的多个第一限位孔，所述第二槽钢上设有与多个所述第一限位孔一一对应的多个第二限位孔，所述第一限位孔和所述第二限位孔均沿第一方向延伸，所述第一直线光轴分别与所述掘进铲和所述第二直线光轴相连，所述掘进铲贯穿任一第一限位孔，所述第一直线光轴贯穿与所述掘进铲贯穿的所述第一限位孔相对应的第二限位孔，所述第二直线光轴贯穿与所述第一直线光轴贯穿的所述第二限位孔相邻的第二限位孔，且所述掘进铲、所述第一直线光轴和所述第二直线光轴可沿第一方向同步往复移动。

11、在一些实施例中，所述第一槽钢和所述第二槽钢的高度可调节，以使所述掘进铲、所述第一直线光轴和所述第二直线光轴的高度可调节。

12、在一些实施例中，所述第一直线光轴和/或所述第二直线光轴上设有手柄。

13、在一些实施例中，所述传动电机的输出轴上设有第一齿轮，所述螺旋钻的钻轴上设有与所述第一齿轮相啮合的第二齿轮。

14、在一些实施例中，所述实验台架上设有落料斗，所述落料斗位于所述排料口的下方，以便收集从所述排料口排出的实验材料。

技术特征：

1.一种相似模拟实验采硐掘进装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的相似模拟实验采硐掘进装置，其特征在于，所述掘进铲的截面形状为圆形或多边形。

3.根据权利要求1所述的相似模拟实验采硐掘进装置，其特征在于，多个所述螺旋钻环绕所述掘进铲的在长度方向上的中心线间隔分布。

4.根据权利要求1所述的相似模拟实验采硐掘进装置，其特征在于，所述掘进铲的进料口的轮廓呈锯齿状。

5.根据权利要求4所述的相似模拟实验采硐掘进装置，其特征在于，所述螺旋钻的长度为130～150cm，所述螺旋钻的钻头与所述掘进铲的齿尖之间的距离为2～3cm。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的相似模拟实验采硐掘进装置，其特征在于，还包括直线定向组件，所述直线定向组件包括第一槽钢、第二槽钢、第一直线光轴和第二直线光轴，所述第一槽钢和所述第二槽钢沿第一方向间隔布设在所述实验台架上，所述第一槽钢上设有沿第二方向间隔分布的多个第一限位孔，所述第二槽钢上设有与多个所述第一限位孔一一对应的多个第二限位孔，所述第一限位孔和所述第二限位孔均沿第一方向延伸，所述第一直线光轴分别与所述掘进铲和所述第二直线光轴相连，所述掘进铲贯穿任一第一限位孔，所述第一直线光轴贯穿与所述掘进铲贯穿的所述第一限位孔相对应的第二限位孔，所述第二直线光轴贯穿与所述第一直线光轴贯穿的所述第二限位孔相邻的第二限位孔，且所述掘进铲、所述第一直线光轴和所述第二直线光轴可沿第一方向同步往复移动。

7.根据权利要求6所述的相似模拟实验采硐掘进装置，其特征在于，所述第一槽钢和所述第二槽钢的高度可调节，以使所述掘进铲、所述第一直线光轴和所述第二直线光轴的高度可调节。

8.根据权利要求6所述的相似模拟实验采硐掘进装置，其特征在于，所述第一直线光轴和/或所述第二直线光轴上设有手柄。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的相似模拟实验采硐掘进装置，其特征在于，所述传动电机的输出轴上设有第一齿轮，所述螺旋钻的钻轴上设有与所述第一齿轮相啮合的第二齿轮。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的相似模拟实验采硐掘进装置，其特征在于，所述实验台架上设有落料斗，所述落料斗位于所述排料口的下方，以便收集从所述排料口排出的实验材料。

技术总结
本发明公开了一种相似模拟实验采硐掘进装置，所述相似模拟实验采硐掘进装置包括实验台架、掘进组件和传动电机，实验台架具有实验平台，掘进组件包括掘进铲和多个螺旋钻，掘进铲沿水平方向可往复移动地设在实验台架上，掘进铲为空心桶状结构，掘进铲一端的开口为进料口，螺旋钻的钻轴与掘进铲可转动地相连，且螺旋钻贯穿进料口，掘进铲的铲壁上设有位于螺旋钻下方的排料口，排料口远离进料口，传动电机设在掘进铲内，传动电机的输出轴与螺旋钻的钻轴相连以驱动螺旋钻旋转。本发明的相似模拟实验采硐掘进装置能够确保采硐的稳定性和准确性，并且降低人力付出和节省采硐掘进时间。

技术研发人员：桑盛,丁鑫品,白国良,李志刚,李磊,马强,郭孝理,刘祥宏,刘梦薇,汤万钧,曲世龙
受保护的技术使用者：中煤科工集团北京土地整治与生态修复科技研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15