[实用新型]一种倾斜煤层开采相似材料模拟试验台

说明书

技术领域

本发明属于采矿及岩土工程相似材料模拟试验研究领域，具体涉及一种倾斜煤层开采相似材料模拟试验台。

背景技术

相似材料模拟试验是采矿及岩土工程领域中十分有效且经常采用的试验方法，其通过搭建相似比例的岩土模型材料，进行开挖，观测岩层移动和变形特征，从而总结实际的岩土工程中的规律及原理。平面二维相似模拟试验台是普遍采用的相似材料模拟试验台。在以往的相似材料模拟试验中，进行倾斜煤层开采的相似模拟是较为棘手的问题，由于存在煤岩层倾角，加之试验台条形挡板通常为金属不透明挡板，在铺设过程难以从外部直观的观察煤岩层模型的倾角，且缺少校对的标尺工具，仅仅依靠卷尺进行粗略的校对，很容易出现铺设角度的偏差，不仅需要反复的修整，延误铺设时间，更重要的是，造成了模型形态与实际煤岩层形态之间的偏差，导致了试验结果的误差。故相似模拟试验研究领域，需要针对上述问题作出进一步的改进，确保模型铺设的方便快捷，提升试验结果的准确性。

发明内容

本实用新型公开一种倾斜煤层开采相似材料模拟试验台，属于二维平面相似材料模拟试验台，其结构包括金属框架、底座、2个固定螺丝、可伸缩标尺、多个条形挡板。

所述金属框架为模拟试验台的主体，为一矩形结构，其底部钢梁布置有一横向条形槽，试验台左右侧钢柱分别布置一竖向条形槽，与横向条形槽贯通，底部钢梁和左右钢柱上均标有刻度。左侧钢柱和右侧钢柱的前后方表面沿竖向分别布置有一列圆孔，用于固定条形挡板；

所述固定螺丝分为1号螺丝和2号螺丝，用于夹紧标尺和钢柱，便于在适当位置固定可伸缩标尺。1号螺丝用于固定可伸缩标尺下端，2号螺丝用于固定可伸缩标尺上端，1、2号螺丝分别由1个螺栓和一个螺帽旋接构成，螺栓轴可由条形槽穿过试验台前后，其两端螺帽直径大于条形槽宽度，故可以嵌扣并旋紧于钢柱或者钢梁上。

所述可伸缩标尺用于校对模型铺设角度，由前后两副多节滑动伸缩杆构成，之间有一连接轴相连。其底部开有圆孔，可套在1号螺丝螺栓轴上，前后两副滑动伸缩杆的上、下端可分别夹紧固定在钢梁前后的壁面和2号螺丝、1号螺丝的螺帽之间。

所述条形挡板为透明钢化玻璃材质，抗弯性强，两端各设有一圆孔，大小与左右侧钢柱上布设的圆孔一致，可由螺丝通过圆孔将各条形挡板固定在金属框架上，用于固定铺设的模型，防治模型在铺设过程中坍塌，部分条形挡板边缘设有刻度；

一种倾斜煤层开采相似材料模拟试验台，其特征在于技术操作包括以下步骤：

步骤一、安装标尺

将可伸缩标尺卡套在金属框架前后，将下端圆孔对齐在横向条形槽的高度水平上，利用1号螺丝的螺栓轴穿过横向条形槽和可伸缩标尺下端的圆孔，螺栓另一端旋上螺帽，但注意不要旋紧，以便于滑动1号螺丝调整可伸缩标尺与水平方向的角度；

将2号螺丝的螺栓轴穿过竖向条形槽，螺栓另一端旋上螺帽，将可伸缩标尺上端末节的滑动伸缩杆卡在螺帽与竖向条形槽之间，但注意不要旋紧，以便于上下滑动2号螺丝，调整可伸缩标尺与水平方向的角度；

步骤二、标定刻度

根据实际煤岩层的倾角、煤岩层厚度、地层顺序，设计模型的形态，并用粉笔在对应的底部钢梁上的刻度和右侧钢柱上的刻度位置进行标记，确定可伸缩标尺在钢柱或者钢梁上的对应位置，进而确定模拟煤岩层的界线；

步骤三、安装挡板和固定标尺

先在左右侧钢柱的前后表面下方安装若干对条形挡板，用于固定底部最先铺设的若干层煤岩层模型。在水平方向滑动1号螺丝，在竖直方向滑动2号螺丝，使可伸缩标尺在钢柱或者钢梁上对准已经标记的刻度位置处，确定第1层和第2层岩层分界线，此时旋紧两固定螺丝的螺帽，确保可伸缩标尺牢固；

步骤四、铺设模型

铺设第1层模型，透过条形挡板观察模型，利用可伸缩标尺进行校准，确保第一层岩层的铺设界线与试验台前后方的可伸缩标尺对齐，不平整的地方进行加工修整，由此确保第1层岩层铺设的准确性；

在已经安装的条形挡板上方再安装若干条形挡板，并在水平方向滑动1号螺丝，在竖直方向滑动2号螺丝，使可伸缩标尺的边缘对准已经标记的刻度位置处，确定第2层和第3层岩层分界线，此时旋紧两固定螺丝的螺帽，确保可伸缩标尺牢固，继续铺设和校对第2层模型；以此类推，利用可伸缩标尺确定第n层和第n+1层岩层分界线，并进行第n层岩层的铺设；