[实用新型]一种模拟老采空区地层残余变形的相似模型试验装置

说明书

本实用新型公开了一种模拟老采空区地层残余变形的相似模型试验装置，包括底座，所述底座的上表面两侧均固定连接有一个固定块，两个所述固定块的相对内壁两侧均共同固定连接有一块观察板，且两块所述观察板均与底座固定相连，所述底座的上表面等距固定连接有若干个压缩弹簧，本实用有益效果是：透明模型箱使得整个相似模拟试验过程直观化，微型充气千斤顶装置在相似材料铺设过程中起到支撑弹簧装置，以及释放弹簧装置的作用，弹簧装置起到模拟老采空区上覆岩层破碎岩体的作用，可省去相似模拟试验煤层的开挖过程，可缩短相似模拟试验研究地层残余变形的时间，使用完成后可利用清洁刷对观察口进行清洁，减少灰尘对观察的影响。

技术领域

本实用新型涉及模拟采空区模型试验技术领域，具体为一种模拟老采空区地层残余变形的相似模型试验装置。

背景技术

随着地下煤炭的不断采出，我国形成了大量面积的开采沉陷区，造成了土地资源浪费以及地面塌陷灾害。因此，研究由煤炭开采引起的上覆岩层变形破坏规律与裂隙发育形态是非常有必要的，常用的一种研究方法便是相似模拟试验。目前，针对采空区地面沉降问题的研究已相当成熟，然而针对老采空区残余变形问题的研究尚处于起步阶段。

煤矿老采空区经过一段时间的自然压实，其上覆岩层的破碎岩体会处于一个相对平衡状态，但是老采空区上覆岩层内的空隙依然存在，在各种内外荷载的作用下，上覆岩层的这种相对平衡状态将再次被打破，从而造成地表的二次沉降，这一过程称为老采空区的“活化”，由于老采空区上覆岩层的破碎岩体岩性复杂，传统的相似模拟试验装置无法对其进行相似材料模拟的铺设，而且通过开挖煤层的方式研究采空区残余变形持续时间较长，且残余变形特征不明显，并且实验完成后，观察处需要进行清扫，避免影响下次实验观察，对此有必要提出一种模拟老采空区地层残余变形的相似模型试验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模拟老采空区地层残余变形的相似模型试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种模拟老采空区地层残余变形的相似模型试验装置，包括底座，所述底座的上表面两侧均固定连接有一个固定块，两个所述固定块的相对内壁两侧均共同固定连接有一块观察板，且两块所述观察板均与底座固定相连，所述底座的上表面等距固定连接有若干个压缩弹簧，若干个所述压缩弹簧的上表面共同固定连接有一个弹簧顶板，所述底座的上表面固定连接有两个充气气囊，且两个所述充气气囊均相对于压缩弹簧呈对称状设置均与弹簧顶板相抵，两个充气气囊的输入端均固定连接有一根气管，且两根所述气管均贯穿延伸至其中一个固定块外，两个所述固定块的相对内壁均贯穿开设有一个滑槽，其中一个所述滑槽的上下两端内壁共同滑动连接有一个螺纹杆，所述螺纹杆的外壁螺纹连接有一个螺母，两个所述滑槽的内壁均滑动连接有一个连接块，且其中一个所述连接块与螺母固定相连，两个所述连接块均延伸至滑槽外并共同固定连接有一个清洁架。

优选的，其中一个所述固定块的上表面固定连接有一个安装架，所述安装架的内壁固定连接有一个电机，且所述螺纹杆通过轴承贯穿延伸至固定块外并通过联轴器与电机固定相连。

优选的，两根所述气管延伸至固定块外的一端共同固定连接有一个真空冲压泵。

优选的，所述清洁架的两侧外壁均固定连接有一个清洁刷，且两个所述清洁刷均与对应的观察板相抵。

优选的，两个充气气囊均呈矩形设置。

优选的，两个所述观察板与弹簧顶板均采用透明亚克力板制成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：透明模型箱使得整个相似模拟试验过程直观化，微型充气千斤顶装置在相似材料铺设过程中起到支撑弹簧装置，以及释放弹簧装置的作用，弹簧装置起到模拟老采空区上覆岩层破碎岩体的作用，可省去相似模拟试验煤层的开挖过程，可缩短相似模拟试验研究地层残余变形的时间，使用完成后可利用清洁刷对观察口进行清洁，减少灰尘对观察的影响。

附图说明