[发明专利]一种矿山相似模拟煤岩层装填夯实成型实验方法

说明书

本发明公开一种矿山相似模拟煤岩层装填夯实成型实验方法，主要包括如下步骤：根据现场条件进行相似模拟参数选取；相似模拟煤岩层装填滑移式自动夯实装置的安装与调试；不同煤岩层相似材料掺水搅拌混匀与装填平铺成型；行走机构滑移速度与夯实机架夯实力度设定；启动行走电机对相似模拟材料人工铺装面进行精细找平，实现铺装面均匀与均质；启动夯实电机对相似材料精细找平面进行自动均匀力度夯实，完成一层相似模拟材料的装填平铺与夯实成型；抬高夯实架至设定位置，在夯实相似材料上布置裂隙，撒入适量云母进行分层。

技术领域

本发明涉及一种矿山相似模拟实验相似材料装填夯实方法，特别涉及到岩土、地质及矿山领域相似模拟实验煤岩层装填夯实成型实验方法，属于实验仪器设备使用领域。

背景技术

在相似模拟实验中，相似材料的逐层充填与夯实工序极为费时费力，且现有工艺主要依靠人工夯实完成。通常采用的方法是装填材料后将松散的物料用抹子大致抹平，然后人工使用平整的铁块或钢板夯实，层面的平整及装填高度正确与否主要依赖肉眼观察。同时，目前使用的夯实机具也多利用人工进行扶持推移，推移速度和方向均人为调整，难以把控，且这种方法受到相似模拟实验架尺寸限制，难以完成整架相似材料的装填夯实。可以看出，这两种方式由于人工局限性，每层煤岩层平整度及高度难以精确控制，误差较大，且很难做到每层相似材料各位置夯实力度均匀一致。特别是，实验装填煤岩层高度越高，夯实难度越大，相似材料均匀度和紧实度难以得到有效控制，严重影响实验结果的精确性与可靠性。

本发明基于自行设计相似模拟煤岩层装填滑移式自动夯实装置，提出一种矿山相似模拟煤岩层装填夯实成型实验方法，通过对相似模拟实验室普通实验架相似材料装填，采用自行设计制作的相似模拟煤岩层装填滑移式自动夯实装置，实现相似材料的分层装填、同层平铺与均匀夯实，以提高矿山相似模拟实验的精确性与还原性，为矿山实际工程环境参数选取提供参考。

发明内容

针对自行设计相似模拟煤岩层装填滑移式自动夯实装置操作方法不统一、实验过程复杂多变的问题，本发明提出一种矿山相似模拟煤岩层装填夯实成型实验方法，该实验方法配合自行设计制作的相似模拟煤岩层装填滑移式自动夯实装置使用，其动力机构设计简单、夯实机构力度均匀可控、行走机构自动可调，约束机构连接可靠，旨在克服了矿山相似模拟实验煤岩层装填不均、力度不匀的技术难题，以达到了矿山相似模拟材料装填平铺一致与夯实力度均匀的目的。

为达到上述目的，本发明提供一种矿山相似模拟煤岩层装填夯实成型实验方法，主要包括如下步骤：根据现场条件进行相似模拟参数选取；相似模拟煤岩层装填滑移式自动夯实装置的安装与调试；不同煤岩层相似材料掺水搅拌混匀与装填平铺成型；行走机构滑移速度与夯实机架夯实力度设定；启动行走电机对相似模拟材料人工铺装面进行精细找平，实现铺装面均匀与均质；启动夯实电机对相似材料精细找平面进行自动均匀力度夯实，完成一层相似模拟材料的装填平铺与夯实成型；抬高夯实架至设定位置，在夯实相似材料上布置裂隙，撒入适量云母进行分层。

具体步骤如下：

步骤一，根据现场工程实际条件进行相似模拟的几何相似比、容重相似比、应力相似比以及强度相似比计算，确定模型架型号、煤岩层容重、开挖速度等参数；

步骤二，对相似模拟煤岩层装填滑移式自动夯实装置的动力机构、夯实机构、行走机构与约束机构进行安装与调试；

步骤三，不同煤岩层相似材料按要求配比掺水搅拌混匀后进行模型架相似材料装填，并采用抺子人工初步平铺成型；

步骤四，通过调速器控制行走机构的滑移速度，采用横向与纵向调位螺栓调节实现夯实架尺寸、夯实力度设定；

步骤五，启动行走电机对相似模拟材料人工铺装面进行精细找平，实现相似材料铺装面均匀与平整；

步骤六，启动夯实电机对相似材料精细找平面进行自动均匀力度夯实，完成一层相似材料的装填平铺与夯实成型；