[实用新型]一种充液式煤层模拟装置

说明书

本实用新型公开了一种充液式煤层模拟装置，其包括上支撑板、下支撑板和囊袋，所述囊袋可拆装连接于上支撑板和下支撑板之间，囊袋的侧面具有用于充放液的阀门，下支撑板的各顶角处分别转动连接有支撑杆，上支撑板的各侧面分别设有导向槽，各支撑杆的顶部滑动连接于上支撑板对应侧面的导向槽内。本实用新型结构简单、精确模拟开挖步距。

技术领域

本实用新型涉及煤层相似模拟实验技术领域，尤其涉及一种充液式煤层模拟装置。

背景技术

矿井煤层开采后，上覆岩层随工作面的推进在采场垂直方向上形成垮落带、裂隙带、弯曲下沉带，“覆岩三带”的准确划分是“三下采煤”可行性研究和设计、覆岩离层充填技术研究和应用、突出矿井保护层选择和开采设计，以及上邻近层瓦斯抽放研究和实施的依据。同时，随着煤层工作面的推进，工作面前方的应力也在发生变化，掌握工作面前方应力分布对巷道支护具有重要意义。目前，研究采空区三带、工作面前方应力变化规律方面，技术手段很多，其中实验室相似模拟实验是一种重要手段。众多学者采用相似模拟实验取得了驱动重要研究成果（李树刚，2013，矿业安全与环保；刘秀英，2004，太原理工大学学报）。

传统的相似模拟实验装置，是在长方体试验框架内填入模拟煤层和岩层的相似材料，相似材料主要有河砂、碳酸钙、石膏按照配比构成，岩层用电动锤或铁镐夯实，从而制成模型；通过人工逐次开挖一段距离的煤层模拟材料，模拟出采矿的推进过程。传统实验装置在模拟工作面推进时，需要借助工具逐步开挖模拟煤层的材料，这种方式不仅费时费力，而且不能保证每次开挖的距离相同。中国专利（申请号200810128331.8）公布了一种相似模拟和物理模拟相结合的采场矿压机械模拟试验台，利用模拟橡胶板煤层底板、囊袋模拟煤层、由若干橡胶块和硬质材料块连接成整体的层状结构模拟老顶；由于囊袋的膨胀不均匀，会影响顶板压力测定的可靠性；由于煤层开采过后，顶板由于卸压而出现膨胀变形现象，层状结构体现不出这种现象；同时，相似模拟是基于“相似三定律”而建立的，由于橡胶的应力、容重固定，不能体现各个岩层的差异。文献（采场下伏煤岩体卸压作用原理及在被保护层卸压瓦斯抽采中的应用，王海锋，2008）利用石蜡易熔化的特性，采用石蜡加热熔化方案代替煤层开挖，这种方法可以避免传统方法开挖的弊端，但是实验中是石蜡融化时间长大69min，从而造成实验周期长；另外，石蜡容易变形，在夯实模型的过程中，很难保证石蜡的厚度达到模拟煤层的高度。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、精确模拟开挖步距的充液式煤层模拟装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种充液式煤层模拟装置，其包括上支撑板、下支撑板和囊袋，所述囊袋可拆装连接于上支撑板和下支撑板之间，囊袋的侧面具有用于充放液的阀门，下支撑板的各顶角处分别转动连接有支撑杆，上支撑板的各侧面分别设有导向槽，各支撑杆的顶部滑动连接于上支撑板对应侧面的导向槽内。

所述支撑杆的顶部为球头部，导向槽的横截面为弧形，所述球头部滑动连接于导向槽内。

所述导向槽的两端具有圆形的导入口。

所述上支撑板底面的四个顶角处和下支撑板顶面的四个顶角处分别设有挂环，所述囊袋顶面和底面上分别设有四个挂钩，各挂钩分别挂于对应的挂环上。

所述囊袋由耐磨、高密封性的牛津布料成型。

本实用新型采用以上技术方案，具有以下有益效果：

1、由于水为非牛顿流体，黏度较大，不易流动，同时可以承受较大的载荷。为保证囊袋上、下面的平整度，在其上、下面辅助相应的支撑板。