[实用新型]一种房式开采遗留煤柱失稳机理模拟装置

说明书

本实用新型公开了一种房式开采遗留煤柱失稳机理模拟装置，属于煤柱失稳模拟试验装置设计技术领域。包括：底座、底板铺设架、顶板铺设架、煤柱试样、滑行导轨；底座呈十字交叉布置的五个圆柱体；底板铺设架是置于底座之上、内部放置相似材料进行铺设的矩形框架构件；顶板铺设架是置于留设的煤柱群上、用来模拟顶板岩层的矩形构件；煤柱试样是若干预制的、断面呈矩形、沿轨道滑行的煤柱试件放样装置；滑行导轨是约束于底板铺设架外框上、可以按特定方向滑行、带有刻度的柱模运行轨道。其结构简单，使用方便，能够广泛运的用于房式开采遗留煤柱失稳机理研究试验中。

技术领域

本实用新型涉及一种房式开采遗留煤柱失稳机理模拟装置，尤其适用于科研研究中使用，属于煤柱失稳模拟试验装置设计技术领域。

背景技术

煤炭资源在我国能源结构中占据主体地位。我国早期煤炭资源开采多采用房柱式采煤法，大量煤炭资源充当煤柱遗留在采空区中，不仅造成资源大量浪费，而且随着时间推移，煤柱产生蠕变变形、强度发生弱化，对上覆岩层的支撑能力下降，造成地面沉降，甚至产生矿震。因此，研究房式开采遗留煤柱失稳机理具有实际工程意义。

现在多采用数值模拟、理论分析、及现场调研验证等方法进行煤柱失稳机理分析。本实用新型在现有物理模拟试验基础上，通过进行相应设计得到三维状态下煤柱失稳机理相似模拟装置，对进行相关内容的研究有一定的指导意义。

实用新型内容

针对上述技术的不足之处，提供一种结构简单，使用方便，能够更深层次的探讨单个煤柱如何失稳、煤柱失稳如何由单个煤柱向四周传递造成大面积失稳以及不同煤柱留设形式下的失稳机理等系列问题的房式开采遗留煤柱失稳机理模拟装置。

为实现上述技术目的，本实用新型所用包括底板铺设架，底板铺设架底部设有呈十字交叉布置的五个圆柱体作为底座，其中设置在底板铺设架底部正中间的为中心底座，设置在底板铺设架四角底部的为角支撑底座，底板铺设架两侧分别设有成对的底板铺设架耳边，紧靠底板铺设架耳边一侧留设有立柱，通过立柱平行设有两根与底板铺设架等长的煤柱留设装置滑行杆，两根煤柱留设装置滑行杆上横向设有可以在其上滑动的煤柱留设装置，利用煤柱留设装置在底板铺设架上间隔设置煤柱群，煤柱群顶部设有与底板铺设架等大用以模拟顶板岩层的的顶板铺设架，顶板铺设架顶部设有顶板。

所述煤柱群包括多个间隔设置的煤柱试样，煤柱试样断面呈矩形，根据实际工程需要，可以留设田字形煤柱、品字形煤柱及不同尺寸性能的煤柱。

所述的煤柱留设装置包括与底板铺设架一侧等长的煤柱留设装置框架，煤柱留设装置框架前后两端设有与两个装置滑行杆匹配的结构，中间设有凹陷的柱模滑行轨道，柱模滑行轨道的左右两侧分别设有煤柱位置标尺，煤柱位置标尺中设有柱模滑行轨道，柱模滑行轨道内设有可拆卸柱模，柱模底部两侧设有柱模耳边，柱模耳边与柱模滑行轨道相互匹配，便于柱模在柱模滑行轨道内移动，煤柱位置标尺上设有刻度线，所述煤柱位置标尺通过铆钉固定在煤柱留设装置框架上。

有益效果：

1)相比现有二维状态下的煤柱受力变形，设计的三维煤柱铺设模型受力情况更符合工程实际，得到的破坏机理也更为准确；

2)可以实现不同煤柱尺寸，包括品字形、田字形等不同煤柱留设形式下的煤柱失稳致灾机理的试验；

3)结构简单、操作方便，较以往以平面模型代替三维模型而获得的实验现象技术局更加科学；

附图说明

图1是本实用新型涉的房式开采遗留煤柱失稳机理模拟装置结构示意图；

图2是本实用新型涉的房式开采遗留煤柱失稳机理模拟装置无上覆岩层试验装置可留设煤柱形式俯视图；

图3是本实用新型涉的房式开采遗留煤柱失稳机理模拟装置的主视图；

图4是本实用新型涉的房式开采遗留煤柱失稳机理模拟装置的左视图；