一種采煤支護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦山機(jī)械領(lǐng)域，特別是涉及一種用于模擬現(xiàn)場(chǎng)采煤的采煤支護(hù)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]相似模擬模型和裝置用于模擬地下煤層開(kāi)挖過(guò)程，通過(guò)模擬人工開(kāi)挖煤層及煤層上方巖層的變化情況，來(lái)推測(cè)實(shí)際開(kāi)挖過(guò)程中煤層頂板巖層的變化情況，所以稱之為相似模型。
[0003]但是現(xiàn)有技術(shù)中的相似模型存在如下缺陷:
[0004]首先，開(kāi)挖過(guò)程為人工拿細(xì)鐵棍開(kāi)挖，一般為每隔兩個(gè)小時(shí)開(kāi)挖一定距離煤層(如50mm左右)，這種方法不符合相似模擬的相似推采速度(按照100:1的相似比，這就意味著煤炭一下往前推采5m，這是不科學(xué)的)，即按照一定的速度開(kāi)挖，且一般一個(gè)模型需要三天三夜以上時(shí)間連續(xù)開(kāi)挖，這又要求實(shí)驗(yàn)人員在晚上還需要每隔兩個(gè)小時(shí)開(kāi)挖一次，一個(gè)實(shí)驗(yàn)一般需要3-5名開(kāi)挖人員，工作量非常大，非常不便。
[0005]第二，工作人員在開(kāi)挖時(shí)，由于相似模型裝置一般寬300mm，在中間部位模型相對(duì)堅(jiān)硬且看不清，經(jīng)常挖錯(cuò)頂板或者底板等，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果影響較大。
[0006]第三，有時(shí)候模型相對(duì)堅(jiān)硬，需要使用很大的力氣才能挖動(dòng)，在模型中間部位，甚至需要敲打才能挖動(dòng)，這種震動(dòng)、敲打或者無(wú)意識(shí)的觸碰到頂板，都相當(dāng)于實(shí)際生產(chǎn)中很大的沖擊地壓的影響，因此對(duì)于某些研究頂板結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)等結(jié)果影響較大。
[0007]最后，相似模擬目前主要研究頂?shù)装宓膽?yīng)力特征，頂板的垮落特征等，但是目前還沒(méi)有能夠模擬工作面采場(chǎng)支架模擬裝置以及它的運(yùn)移和應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法，對(duì)于相似模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果影響較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可以提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性，大大降低工作強(qiáng)度，使實(shí)驗(yàn)更加智能化的采煤支護(hù)系統(tǒng)。
[0009]—種采煤支護(hù)系統(tǒng)，設(shè)置在相似模擬模型中，所述相似模擬模型包括架體、設(shè)置在所述架體上的煤層及設(shè)置在其底部的兩側(cè)的支撐桿，設(shè)置于所述煤層上部和下部的其他巖層，所述采煤支護(hù)系統(tǒng)設(shè)置在所述煤層中，在所述支撐桿上運(yùn)行，所述采煤支護(hù)系統(tǒng)包括采煤模擬裝置和位于其后側(cè)的液壓支架模擬裝置，所述液壓支架模擬裝置包括底板、頂板、應(yīng)力計(jì)量器、驅(qū)動(dòng)裝置和擋板，其中，所述應(yīng)力計(jì)量器的頂部和底部分別與所述頂板和底板連接，所述擋板的上端與所述頂板的后端相連，所述擋板與所述頂板之間的角度為鈍角，驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述液壓支架模擬裝置移動(dòng)；所述頂板與水平面之間的角度為3°，頂板的后端高于前端，所述擋板與所述頂板之間的角度為142° ;在所述底板的底部設(shè)置有輪體，所述輪體與所述驅(qū)動(dòng)裝置相連。
[0010]本發(fā)明所述的采煤支護(hù)系統(tǒng)，其中所述應(yīng)力計(jì)量器包括第一殼體和設(shè)置在其內(nèi)部的內(nèi)柱，所述內(nèi)柱可在所述第一殼體內(nèi)自由上下滑動(dòng)，所述內(nèi)柱的頂部與所述頂板固定連接，在所述第一殼體的底端連接有應(yīng)變膜，并且所述應(yīng)變膜覆蓋所述第一殼體的底端，所述應(yīng)變膜、所述第一殼體和所述內(nèi)柱之間形成氣腔，在所述氣腔內(nèi)設(shè)置有氣囊，所述氣囊由塑膠膜密封而成，所述應(yīng)變膜通過(guò)數(shù)據(jù)線與應(yīng)變儀連接，所述應(yīng)變儀與計(jì)算機(jī)連接。
[0011]本發(fā)明所述的采煤支護(hù)系統(tǒng)，其中所述第一殼體的底端連接第二殼體，所述第二殼體的厚度小于所述第一殼體的厚度，所述第二殼體的底端連接支撐板；
[0012]所述內(nèi)柱、所述第一殼體、所述第二殼體均為圓柱形，所述數(shù)據(jù)線的一端接頭設(shè)置在所述第一殼體的底端上的所述應(yīng)變膜上，所述第二殼體上設(shè)置有通孔，所述數(shù)據(jù)線的另一端從所述通孔中穿出，與所述應(yīng)變儀相連；在所述第二殼體上均勻設(shè)置有多個(gè)透氣孔。
[0013]本發(fā)明所述的采煤支護(hù)系統(tǒng)，其中所述應(yīng)力計(jì)量器還包括高度調(diào)節(jié)裝置，所述高度調(diào)節(jié)裝置由螺紋連接的外螺旋桿和內(nèi)螺旋桿構(gòu)成，所述內(nèi)螺旋桿的下端固定在所述底板上，所述外螺旋桿的上端與所述支撐板相連，在所述支撐板的邊緣設(shè)置有卡槽，所述外螺旋桿的頂部固定有與所述卡槽相配合的卡片，所述卡片設(shè)置在所述卡槽內(nèi)，并可在所述卡槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014]本發(fā)明所述的采煤支護(hù)系統(tǒng)，其中，所述應(yīng)力計(jì)量器為并排設(shè)置的兩個(gè)。
[0015]本發(fā)明所述的采煤支護(hù)系統(tǒng)，其中，所述采煤機(jī)模擬裝置包括滾筒、滾筒驅(qū)動(dòng)裝置、采煤機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，所述滾筒分為左右對(duì)稱的兩部分，中間為齒輪螺紋，與所述滾筒驅(qū)動(dòng)裝置相連，在所述滾筒上設(shè)置有螺旋葉片，在所述螺旋葉片的邊緣均勻設(shè)置有釘齒，所述釘齒具有銳利的尖部，且尖部方向向外設(shè)置，左右兩部分滾筒上的螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)方向反向設(shè)置，即相對(duì)于所述齒輪螺紋對(duì)稱設(shè)置。
[0016]本發(fā)明所述的采煤支護(hù)系統(tǒng)，其中，在所述滾筒上均勻設(shè)置有多個(gè)煤刷，所述煤刷的長(zhǎng)度同所述螺旋葉片的高度長(zhǎng)2_ ;本發(fā)明所述的采煤支護(hù)系統(tǒng)，其中，所述應(yīng)力計(jì)量器為并排設(shè)置的兩個(gè)。
[0017]本發(fā)明所述的采煤支護(hù)系統(tǒng)的使用方法，包括如下步驟:
[0018](A)準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)工具、材料和儀器設(shè)備；
[0019](B)按照相似原理，分層鋪設(shè)需要模擬的煤巖層，要保證鋪設(shè)的煤巖層層面平直，在需要監(jiān)測(cè)應(yīng)力的巖層鋪設(shè)應(yīng)變片，將所述應(yīng)變片的數(shù)據(jù)線都引向一側(cè)，從相似模擬裝置兩側(cè)圓孔中穿出，同時(shí)安裝側(cè)護(hù)板；
[0020](C)風(fēng)干、養(yǎng)護(hù)模型一周，期間將相似模擬裝置的部分側(cè)護(hù)板和煤層對(duì)應(yīng)的兩側(cè)側(cè)護(hù)板卸下；
[0021](D)補(bǔ)償缺少的載荷，通過(guò)杠桿或者配重鐵塊，加于上覆巖層層面之上以補(bǔ)償缺失的載荷；
[0022](E)在相似模擬裝置上安裝支撐架，所述支撐架與煤層底板平行，設(shè)置在所述煤層的兩側(cè)，兩側(cè)支撐架距離所述采煤支護(hù)系統(tǒng)各15mm ;
[0023](F)人工開(kāi)挖一個(gè)130_長(zhǎng)的切眼，安裝整套裝置，調(diào)整螺旋桿高度，使頂板液壓支架模擬裝置頂板與煤層頂板接觸，根據(jù)煤礦實(shí)際開(kāi)采速度，移架距離確定裝置參數(shù)，連接數(shù)據(jù)線，接通電源，開(kāi)挖模型；
[0024](G)開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)頂板壓力和頂板離層數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、儲(chǔ)存并對(duì)結(jié)果進(jìn)行最后分析。
[0025]本發(fā)明采煤支護(hù)系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于:
[0026]本發(fā)明采煤支護(hù)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0027]首先，設(shè)計(jì)了自動(dòng)開(kāi)挖、自動(dòng)推進(jìn)的采煤模擬裝置，可以實(shí)現(xiàn)完全模擬煤炭實(shí)際開(kāi)采速度開(kāi)挖煤層。無(wú)需人工操作，提高了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，并且節(jié)省了大量人工作業(yè)量；
[0028]其次，設(shè)計(jì)了可監(jiān)測(cè)頂板壓力的液壓支架模擬裝置，可以監(jiān)測(cè)煤層開(kāi)挖后頂板應(yīng)力特征，與實(shí)際監(jiān)測(cè)值作為對(duì)比，可以很好地反應(yīng)相似模擬結(jié)果準(zhǔn)確度；
[0029]最后，設(shè)計(jì)了液壓支架驅(qū)動(dòng)裝置，可以模擬煤礦實(shí)際移架情況來(lái)推動(dòng)支架，可以更大程度提高相似模擬實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度。
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的采煤支護(hù)系統(tǒng)作進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為本發(fā)明采煤支護(hù)系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明采煤支護(hù)系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0033]圖3為本發(fā)明采煤支護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)力計(jì)量器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明采煤支護(hù)系統(tǒng)的采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]實(shí)施例1
[0036]如圖1?圖4所示，一種采煤支護(hù)系統(tǒng)，設(shè)置在相似模擬模型中，相似模擬模型包括架體、設(shè)置在架體上的煤層及設(shè)置在其底部的兩側(cè)的支撐桿，設(shè)置于煤層上部和下部的其他巖層，采煤支護(hù)系統(tǒng)設(shè)置在煤層中，在支撐桿上運(yùn)行，采煤支護(hù)系統(tǒng)包括采煤模擬裝置和位于其后側(cè)的液壓支架模擬裝置，液壓支架模擬裝置包括底板1、頂板2、應(yīng)力計(jì)量器、驅(qū)動(dòng)裝置和擋板3，其中，應(yīng)力計(jì)量器的頂部和底部分別與頂板2和底板1連接，擋板3的上端與頂板2的后端相連，擋板3與頂板2之間的角度為鈍角，驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)液壓支架模擬裝置移動(dòng)。
[0037]應(yīng)力計(jì)量器為并排設(shè)置的兩個(gè)，應(yīng)力計(jì)量器包括第一殼體4和設(shè)置在其內(nèi)部的內(nèi)柱5，內(nèi)柱5可在第一殼體4內(nèi)自由上下滑動(dòng)，與外圍外殼滑動(dòng)摩擦，內(nèi)柱與外殼表面均十分光滑，摩擦力極小，不影響應(yīng)力測(cè)量；內(nèi)柱5的頂部與頂板2固定連接，在第一殼體4的底端連接有應(yīng)變膜6，并且應(yīng)變膜6覆蓋第一殼體4的底端，應(yīng)變膜6、第一殼體4和內(nèi)柱5之間形成氣腔，在氣腔內(nèi)設(shè)置有氣囊7，氣囊7由塑膠膜密封而成，應(yīng)變膜6通過(guò)數(shù)據(jù)線8與應(yīng)變儀連接，應(yīng)變儀與計(jì)算機(jī)連接。根據(jù)上方氣腔壓強(qiáng)的大小產(chǎn)生相應(yīng)的形變，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)線8傳輸?shù)綉?yīng)變儀上，最終連接到電腦，數(shù)據(jù)顯示并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上；
[0038]第一殼體4的底端連接第二殼體9，第二殼體9的厚度小于第一殼體4的厚度，第二殼體9的底端連接支撐板10 ;
[0039]內(nèi)柱5、第一殼體4、第二殼體9均為圓柱形，數(shù)據(jù)線8的一端接頭設(shè)置在第一殼體4的底端上的應(yīng)變膜6上此設(shè)計(jì)是防止線頭自身重力影響應(yīng)變膜變形，從而保證測(cè)量精確度；第二殼體9上設(shè)置有通孔，數(shù)據(jù)線8的另一端從通孔中穿出，與應(yīng)變儀相連；在第二殼體9上均勻設(shè)置有多個(gè)透氣孔。
[0040]應(yīng)力計(jì)量器還包括高度調(diào)節(jié)裝置，高度調(diào)節(jié)裝置由螺紋連接的外螺旋桿11和內(nèi)螺旋桿12構(gòu)成，內(nèi)螺旋桿12的下端固定在底板1上，外螺旋桿11的上端與支撐板10相連，在支撐板10的邊緣設(shè)置有卡槽13，外螺旋桿11的頂部固定有與卡槽13相配合的卡片14，卡片14設(shè)置在卡槽13內(nèi)，并可在卡槽13內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0041]頂板2與水平面之間的角度為3°，頂板2的后端高于前端，此設(shè)計(jì)是為了讓液壓支架模擬裝置能充分模擬支架隨著煤層開(kāi)采移架的工序，夾角度數(shù)太小或者夾角為零，液壓支架頂板可能會(huì)碰到煤層頂板，無(wú)法推進(jìn)