[发明专利]一种基于钻孔窥视仪的采煤与地表沉降模拟试验教学装置

说明书

本发明公开了一种基于钻孔窥视仪的采煤与地表沉降模拟试验教学装置，包括模拟架(1)和设置在其中的煤层(2)和其他多个岩层，在所述煤层(2)上方设置有含水层(3)，在所述含水层(3)中设置有含水层模拟系统，所述含水层模拟系统包括矩形的进水管(301)和条状喷水管(302)，所述矩形进水管(301)与智能控压水箱(303)相连，所述条状喷水管(302)为平行设置的多个，每个所述条状喷水管(302)的两端均与所述矩形进水管(301)相连，且与所述矩形进水管(301)的长和宽形成的角度均为45°；在所述条状喷水管(302)的底部设置有多个喷水孔(304)。

技术领域

本发明涉及矿山机械及教育领域，特别是涉及一种基于钻孔窥视仪的采煤与地表沉降模拟试验教学装置。

背景技术

由于采矿地质条件的复杂多变，采矿工程力学问题影响因素众多,而且各矿山的开采技术复杂多变,有些问题单凭计算机数值模拟还得不到令人满意的结果。并不能完整准确的反映具体条件与采矿过程中由于采动而引起的岩层运动,所以物理相似模拟实验凭借在反采动过程中岩层运动的准确可靠方面的优势，依然在采矿工程研究过程占据重要地位。近几年来,相似材料模拟技术的发展在某些方面则能弥补计算机模拟的不足，而且相似材料模拟技术逐渐往大尺度和三维立体的方向发展，以规避边界效应等不足，因此，如何了解三维模拟材料内部的垮落情况是需要解决的问题，所以研究一种基于钻孔窥视仪的采煤与地表沉降模拟试验教学装置是十分必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于钻孔窥视仪的采煤与地表沉降模拟试验教学装置。

一种基于钻孔窥视仪的采煤与地表沉降模拟试验教学装置，包括模拟架和设置在其中的煤层和其他多个岩层，在所述煤层上方设置有含水层，在所述含水层中设置有含水层模拟系统，所述含水层模拟系统包括矩形的进水管和条状喷水管，所述矩形进水管与智能控压水箱相连，所述条状喷水管为平行设置的多个，每个所述条状喷水管的两端均与所述矩形进水管相连，且与所述矩形进水管的长和宽形成的角度均为45°；在所述条状喷水管的底部设置有多个喷水孔。

本发明所述的基于钻孔窥视仪的采煤与地表沉降模拟试验教学装置，其中，在所述条状喷水管的底面上粘贴有塑胶贴纸，所述塑胶贴纸和所述条状喷水管的宽度均为8mm，所述塑胶贴纸的长度与所述条状喷水管相等，厚度为1-2mm。

本发明所述的基于钻孔窥视仪的采煤与地表沉降模拟试验教学装置，其中，所述矩形进水管的截面为圆形直径为20mm，所述矩形的长为5300mm，宽为1700mm，所述条状喷水管的截面为正方形，边长为8mm；所述喷水孔的直径为1mm，相邻两个所述喷水孔之间的距离为80mm；所述模拟架的长、宽和高分别为5500mm、1900mm和3000mm，所述智能控压水箱的控压区间为0-4MPa，压力最大控制精度为0.1MPa。

本发明所述的基于钻孔窥视仪的采煤与地表沉降模拟试验教学装置，其中，在所述煤层的上方设置有三层光学钻孔窥视仪，分别设置在所述煤层上方300mm，600mm和900mm处，每层包括3个所述光学钻孔窥视仪，一个位于所述模拟架长度方向的中间位置，两个在两侧，从下至上每层中相邻两个所述光学钻孔窥视仪之间的距离分别为1200mm、800mm和400mm。

本发明所述的基于钻孔窥视仪的采煤与地表沉降模拟试验教学装置，其中，还包括自动抚平加压骨料的相似模拟装置，所述自动抚平加压骨料的相似模拟装置包括设置在所述模拟架上方的支撑杆，在所述支撑杆上活动连接有3个液压支柱，所述液压支柱能够沿所述支撑杆在左右方向上自由滑动，在中间的所述液压支柱的下端连接有抚平装置，两侧的所述液压支柱的下端连接有压实板，所述抚平装置通过旋转轴固定在所述液压支柱的下端，所述抚平装置包括旋转杆和固定在其下端的抚平轮，所述抚平轮由多个弧形的钢制杆体构成，所述旋转轴包括从上至下依次连接的第一支柱卡槽、旋转电机和从动轴，所述旋转轴还包括传动杆，所述传动杆的上端设置在所述旋转电机的中部，下端设置在所述从动轴的底部；