[实用新型]一种适用于褶皱地质构造下开采的模拟实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，尤其是涉及一种适用于褶皱地质构造下开采的模拟实验装置。

背景技术

煤炭资源深埋于地下，在其采动过程中，煤层上覆岩层的结构和运动状态对矿井开采影响巨大。目前对煤层开采的研究主要采取理论分析加现场实测的方式。

现场实测周期长、成本高、难度大。而相似材料模拟实验恰恰能弥补这一缺陷，在开采前，用相似材料进行模拟开采，通过对实验现象的观察能事先掌握受采动影响下的上覆岩层的运动规律，为安全开采提供理论基础。且相似材料模拟实验具有成本低、周期短、操作简单的特点。

实验材料及试验模型应满足几何相似、物理相似、运动相似、边界相似的条件，现阶段用于煤层开采的相似材料模拟实验装置主要模拟两类赋存情况的煤层，即近水平煤层和非近水平煤层。模型铺装过程中，由于模拟材料的重力作用和铺装技术的限制，无论是近水平煤层或是非近水平煤层，模型架内的上覆岩层的铺装均与底部的煤层相平行，上覆岩层呈直线状态赋存。

现行的相似材料模拟实验装置只能模拟赋存条件简单的煤层。然而，我国的很多煤田均赋存于地质构造极其复杂的地层以下，上覆岩层受地质构造影响，呈现出各式各样的形态，如背斜、向斜等。故平行于煤层铺装的岩层已无法满足实际要求，为此，亟需设计一种适用于褶皱地质构造下开采的模拟实验装置来弥补目前的技术空白。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种适用于褶皱地质构造下开采的模拟实验装置，其可满足现场试验所要求的几何相似、物理相似、运动相似、边界相似的条件，并有效解决了现有相似模拟实验装置无法模拟褶皱下开采的问题，开拓了一种新的实验模拟装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种适用于褶皱地质构造下开采的模拟实验装置，其特征在于：包括可旋转模型底座、安装板、模型架、支撑板和滑轮牵引机构，所述模型架水平设置在支撑板的上方，所述安装板固定在模型架的右侧，所述可旋转模型底座转动安装在安装板上，所述模型架内底部和顶部均设置有钢化玻璃板，所述模型架内从右至左依次设置有煤层底板、煤层、第一褶皱层、第二褶皱层、第三褶皱层、第四褶皱层、第五褶皱层、第六褶皱层和第七褶皱层，所述模型架的左侧中部设置有吊环，所述滑轮牵引机构包括滑轮组和牵引链，所述滑轮组安装在位于其上方的固定基座上，所述滑轮组位于模型架的上方，所述滑轮组通过连接绳与吊环连接，所述牵引链的一端与所述滑轮组连接，所述牵引链的另一端绕过滑轮组且能够将模型架拉起至竖直状态。

上述的一种适用于褶皱地质构造下开采的模拟实验装置，其特征在于：所述滑轮组包括由上至下依次设置的第一定滑轮、第二定滑轮、第一动滑轮和第二动滑轮，所述第一定滑轮与第二定滑轮通过第一连接销、第二连接轴和两个第一连接板相连接，所述第一定滑轮和第二定滑轮均位于两个第一连接板之间，所述第一连接销穿过第一连接板和第一定滑轮，所述第二连接轴穿过第一连接板和第二定滑轮；所述第一动滑轮和第二动滑轮通过第三连接销、第四连接轴和两个第二连接板相连接，所述第一动滑轮和第二动滑轮均位于两个第二连接板之间，所述第三连接销穿过第二连接板和第一动滑轮，所述第四连接轴穿过第二连接板和第二动滑轮；所述牵引链的一端与第一连接板的下端连接，所述牵引链的另一端依次绕过第一动滑轮、第二定滑轮、第二动滑轮和第一定滑轮后端头向下设置，所述第一连接板的上端与固定基座连接，所述第二连接板的下端与连接绳的一端连接，所述连接绳的另一端与吊环连接。

上述的一种适用于褶皱地质构造下开采的模拟实验装置，其特征在于：所述第一褶皱层、第二褶皱层、第三褶皱层、第四褶皱层、第五褶皱层、第六褶皱层和第七褶皱层的褶皱部位相同且均通过可弯曲胶板制作而成。

上述的一种适用于褶皱地质构造下开采的模拟实验装置，其特征在于：所述模型架和安装板的形状为长方体，所述模型架和安装板连接处的截面大小相同。

上述的一种适用于褶皱地质构造下开采的模拟实验装置，其特征在于：所述模型架为钢体模型架。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型结构简单、设计合理且使用操作方便。

2、本实用新型建立于相似材料模拟实验的基础之上，通过对传统模型架的改装，使其能够模拟褶皱地质构造下的煤层开采，进一步扩充了相似模拟实验的模拟范围。

3、本实用新型与现有的实验装置相比，可满足现场试验所要求的几何相似、物理相似、运动相似、边界相似的条件，并有效解决了现有相似模拟实验装置无法模拟褶皱下开采的问题，开拓了一种新的实验模拟装置。