一種相似模擬實(shí)驗(yàn)中的煤層材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種煤層相似模擬實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域技術(shù)，特別是指一種相似模擬實(shí)驗(yàn)中的煤層材料。
【背景技術(shù)】
[0002]礦井煤層開(kāi)采后，上覆巖層隨工作面的推進(jìn)在采場(chǎng)垂直方向上形成垮落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶，“覆巖三帶”的準(zhǔn)確劃分是“三下采煤”可行性研宄和設(shè)計(jì)、覆巖離層充填技術(shù)研宄和應(yīng)用、突出礦井保護(hù)層選擇和開(kāi)采設(shè)計(jì)，以及上鄰近層瓦斯抽放研宄和實(shí)施的依據(jù)。同時(shí)，隨著煤層工作面的推進(jìn)，工作面前方的應(yīng)力也在發(fā)生變化，掌握工作面前方應(yīng)力分布對(duì)巷道支護(hù)具有重要意義。目前，研宄采空區(qū)三帶、工作面前方應(yīng)力變化規(guī)律方面，技術(shù)手段很多，其中實(shí)驗(yàn)室相似模擬實(shí)驗(yàn)是一種重要手段。眾多學(xué)者采用相似模擬實(shí)驗(yàn)取得了驅(qū)動(dòng)重要研宄成果(李樹(shù)剛，2013，礦業(yè)安全與環(huán)保；劉秀英，2004，太原理工大學(xué)學(xué)報(bào))。
[0003]傳統(tǒng)的相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，是在長(zhǎng)方體試驗(yàn)框架內(nèi)填入模擬煤層和巖層的相似材料，相似材料主要有河砂、碳酸鈣、石膏按照配比構(gòu)成，巖層用電動(dòng)錘或鐵鎬夯實(shí)，從而制成模型；通過(guò)人工逐次開(kāi)挖一段距離的煤層模擬材料，模擬出采礦的推進(jìn)過(guò)程。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置在模擬工作面推進(jìn)時(shí)，需要借助工具逐步開(kāi)挖模擬煤層的材料，這種方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且不能保證每次開(kāi)挖的距離相同。中國(guó)專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?00810128331.8)公布了一種相似模擬和物理模擬相結(jié)合的采場(chǎng)礦壓機(jī)械模擬試驗(yàn)臺(tái)，利用模擬橡膠板煤層底板、氣囊模擬煤層、由若干橡膠塊和硬質(zhì)材料塊連接成整體的層狀結(jié)構(gòu)模擬老頂；由于氣囊的膨脹不均勻，會(huì)影響頂板壓力測(cè)定的可靠性；由于煤層開(kāi)采過(guò)后，頂板由于卸壓而出現(xiàn)膨脹變形現(xiàn)象，層狀結(jié)構(gòu)體現(xiàn)不出這種現(xiàn)象；同時(shí)，相似模擬是基于“相似三定律”而建立的，由于橡膠的應(yīng)力、容重固定，不能體現(xiàn)各個(gè)巖層的差異。文獻(xiàn)(采場(chǎng)下伏煤巖體卸壓作用原理及在被保護(hù)層卸壓瓦斯抽采中的應(yīng)用，王海鋒，2008)利用石蠟易熔化的特性，采用石蠟加熱熔化方案代替煤層開(kāi)挖，這種方法可以避免傳統(tǒng)方法開(kāi)挖的弊端，但是實(shí)驗(yàn)中是石蠟融化時(shí)間長(zhǎng)大69min，從而造成實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)；另外，石蠟容易變形，在夯實(shí)模型的過(guò)程中，很難保證石蠟的厚度達(dá)到模擬煤層的高度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精確模擬開(kāi)挖步距的相似模擬實(shí)驗(yàn)中的煤層材料。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下之技術(shù)方案:
[0006]一種相似模擬實(shí)驗(yàn)中的煤層材料，包括有本體，該本體由長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的合金塊構(gòu)成，該合金塊具有第一進(jìn)液口、第二進(jìn)液口、第一出液口以及第二出液口，該第一出液口設(shè)置于合金塊的左側(cè)上方，該第二出液口設(shè)置于合金塊的底部，該第一進(jìn)液口與第一出液口連通，該第二進(jìn)液口與第二出液口連通。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，所述合金塊的長(zhǎng)度為20?30cm，寬度為5?10cm，厚度為2?1cm0
[0008]作為一種優(yōu)選方案，所述第一出液口為整排間隔均勻地設(shè)置，該第一出液口距離合金塊的左側(cè)上邊界為2~6mm，相鄰兩個(gè)第一出液口之間間距為4~6cm，每個(gè)第一出液口的直徑為3~6mm，該第一進(jìn)液口到每個(gè)第一出液口之間的距離均相同。
[0009]作為一種優(yōu)選方案，所述第一出液口的形狀為圓形。
[0010]作為一種優(yōu)選方案，所述第二出液口為兩排間隔均勻地設(shè)置，該兩排第二出液口關(guān)于合金塊的中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，相鄰兩個(gè)第二出液口之間間距4~6cm，每個(gè)第二出液口的直徑為3~6mm,該第二進(jìn)液口到每個(gè)第二出液口之間的距離均相同。
[0011]作為一種優(yōu)選方案，所述第二出液口的形狀為圓形。
[0012]作為一種優(yōu)選方案，所述合金塊為鋁合金材質(zhì)。
[0013]作為一種優(yōu)選方案，所述第一進(jìn)液口與第二進(jìn)液口的內(nèi)壁上均設(shè)置有螺紋，該第一進(jìn)液口與第二進(jìn)液口通過(guò)螺紋與膠管連接。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體而言，由上述技術(shù)方案可知，
[0015]通過(guò)利用合金塊來(lái)代替模擬煤層的開(kāi)采部分，并配合在合金塊的表面涂一層環(huán)氧樹(shù)脂材料，再利用環(huán)氧樹(shù)脂溶解液將其溶解，代替人工開(kāi)挖煤層，可以精確開(kāi)挖的步距，減少了實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間；且不僅可以減小手工開(kāi)挖模型在尺寸上的誤差，還可以降低開(kāi)挖模型的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)可以避免開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生的揚(yáng)塵。
[0016]為更清楚地闡述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征和功效，下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型之較佳實(shí)施例的主視圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型之較佳實(shí)施例的左視圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型之較佳實(shí)施例的仰視圖；
[0020]圖4是圖1在A-A處的截面示意圖；
[0021]圖5是圖1在B-B處的截面不意圖；
[0022]圖6是圖1在C-C處的截面示意圖；
[0023]圖7是圖1在D-D處的截面示意圖。
[0024]附圖標(biāo)識(shí)說(shuō)明。
[0025]10、本體11、合金塊
[0026]111、第一進(jìn)液口112、第二進(jìn)液口
[0027]113、第一出液口114、第二出液口。
【具體實(shí)施方式】
[0028]請(qǐng)參照?qǐng)D1至圖7所示，其顯示出了本實(shí)用新型之較佳實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)，包括有本體10。
[0029]其中，該本體10由長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的合金塊11構(gòu)成，在本實(shí)施例中，該合金塊11為鋁合金材質(zhì)，當(dāng)然，該合金塊11也可以是其它的合金材質(zhì)。在煤層相似模擬實(shí)驗(yàn)中，利用本實(shí)用新型提供的模擬煤層材料代替了常規(guī)的石膏、碳酸鈣、河沙的混合材料。該合金塊11的長(zhǎng)度為20~30cm，寬度為5~10cm，厚度為2~10cm。具體而言，該合金塊11具有第一進(jìn)液口111、第二進(jìn)液口 112、第一出液口 113以及第二出液口 114，該第一進(jìn)液口 111與第二進(jìn)液口 112設(shè)置于合金塊11的前側(cè)面上，該第一進(jìn)液口 111與第二進(jìn)液口 112的內(nèi)壁上均設(shè)置有螺紋，該第一進(jìn)液口 111與第二進(jìn)液口 112通過(guò)螺紋與膠管(圖中未示)連接。該第一出液口 113設(shè)置于合金塊11的左側(cè)上方，該第一進(jìn)液口 111與第一出液口 113連通(如圖4所示)，所述第一出液口 113為整排間隔均勻地設(shè)置，該第一出液口 113距離合金塊11的左側(cè)上邊界為2~6mm，相鄰兩個(gè)第一出液口 113之間間距為4~6cm，每個(gè)第一出液口 113的直徑為3~6mm，該第一進(jìn)液口 111到每個(gè)第一出液口 113之間的距離均相同。所述第一出液口 113的形狀為圓形。
[0030]該第二出液口 114設(shè)置于合金塊11的底部，該第二進(jìn)液口 112與第二出液口 114連通(如圖5至圖7所示)。所述第二出液口 114為兩排間隔均勻地設(shè)置，該兩排第二出液口 114關(guān)于合金塊11的中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，相鄰兩個(gè)第二出液口 114之間間距4~6cm，每個(gè)第二出液口 114的直徑為3~6mm，該第二進(jìn)液口 112到每個(gè)第二出液口 114之間的距離均相同。該第二出液口 114的形狀為圓形。
[0031]本實(shí)用新型的使用方法如下所示:
[0032]首先，在合金塊11鋪在煤層底板上面之前，需要將合金塊11左側(cè)以及底部表面涂一層厚度為2~6mm的環(huán)氧樹(shù)脂膠；接著，煤層開(kāi)挖前，通過(guò)膠管將液壓泵和模擬煤層的合金塊11的第一進(jìn)液口 111與第二進(jìn)液口 112相連；通過(guò)液壓泵將環(huán)氧樹(shù)脂溶解液注入合金塊11的第一進(jìn)液口 111與第二進(jìn)液口 112內(nèi)，流量控制在20~200ml/min，壓力控制在0.01-0.2MPa，溶解液通過(guò)合金塊11內(nèi)部通道從第一出液口 113與第二出液口 114中出來(lái)從而到達(dá)合金塊11的左側(cè)以及底部表面，進(jìn)而將環(huán)氧樹(shù)脂溶解，使得合金塊11與周?chē)牧系目p隙減小，在重力作用下，合金塊11會(huì)掉落在底板上；最后，逐次在所有合金塊11內(nèi)注入溶解液，可以將合金塊11逐次取出，即可模擬煤層的開(kāi)采過(guò)程。
[0033]綜上所述，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于，通過(guò)利用合金塊來(lái)代替模擬煤層的開(kāi)采部分，并配合在合金塊的表面涂一層環(huán)氧樹(shù)脂材料，再利用環(huán)氧樹(shù)脂溶解液將其溶解，代替人工開(kāi)挖煤層，可以精確開(kāi)挖的步距，減少了實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間；且不僅可以減小手工開(kāi)挖模型在尺寸上的誤差，還可以降低開(kāi)挖模型的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)可以避免開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生的揚(yáng)塵。
[0034]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種相似模擬實(shí)驗(yàn)中的煤層材料，其特征在于:包括有本體，該本體由長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的合金塊構(gòu)成，該合金塊具有第一進(jìn)液口、第二進(jìn)液口、第一出液口以及第二出液口，該第一出液口設(shè)置于合金塊的左側(cè)上方，該第二出液口設(shè)置于合金塊的底部，該第一進(jìn)液口與第一出液口連通，該第二進(jìn)液口與第二出液口連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相似模擬實(shí)驗(yàn)中的煤層材料，其特征在于:所述合金塊的長(zhǎng)度為20~30cm，寬度為5~10cm，厚度為2~10cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相似模擬實(shí)驗(yàn)中的煤層材料，其特征在于:所述第一出液口為整排間隔均勻地設(shè)置，該第一出液口距離合金塊的左側(cè)上邊界為2~6mm，相鄰兩個(gè)第一出液口之間間距為4~6cm，每個(gè)第一出液口的直徑為3~6mm，該第一進(jìn)液口到每個(gè)第一出液口之間的距離均相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相似模擬實(shí)驗(yàn)中的煤層材料，其特征在于:所述第一出液口的形狀為圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相似模擬實(shí)驗(yàn)中的煤層材料，其特征在于:所述第二出液口為兩排間隔均勻地設(shè)置，該兩排第二出液口關(guān)于合金塊的中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，相鄰兩個(gè)第二出液口之間間距4~6cm，每個(gè)第二出液口的直徑為3~6mm，該第二進(jìn)液口到每個(gè)第二出液口之間的距離均相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相似模擬實(shí)驗(yàn)中的煤層材料，其特征在于:所述第二出液口的形狀為圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相似模擬實(shí)驗(yàn)中的煤層材料，其特征在于:所述合金塊為鋁合金材質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相似模擬實(shí)驗(yàn)中的煤層材料，其特征在于:所述第一進(jìn)液口與第二進(jìn)液口的內(nèi)壁上均設(shè)置有螺紋，該第一進(jìn)液口與第二進(jìn)液口通過(guò)螺紋與膠管連接。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種相似模擬實(shí)驗(yàn)中的煤層材料，包括有本體，該本體由長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的合金塊構(gòu)成，該合金塊具有第一進(jìn)液口、第二進(jìn)液口、第一出液口以及第二出液口，該第一出液口設(shè)置于合金塊的左側(cè)上方，該第二出液口設(shè)置于合金塊的底部，該第一進(jìn)液口與第一出液口連通，該第二進(jìn)液口與第二出液口連通；通過(guò)利用合金塊來(lái)代替模擬煤層的開(kāi)采部分，并配合在合金塊的表面涂一層環(huán)氧樹(shù)脂材料，再利用環(huán)氧樹(shù)脂溶解液將其溶解，代替人工開(kāi)挖煤層，可以精確開(kāi)挖的步距，減少了實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間；且不僅可以減小手工開(kāi)挖模型在尺寸上的誤差，還可以降低開(kāi)挖模型的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)可以避免開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生的揚(yáng)塵。
【IPC分類(lèi)】G01N33-24
【公開(kāi)號(hào)】CN204287173
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420723028
【發(fā)明人】郭玉森, 劉謙, 林世豪, 王世潭, 張文武, 何慶標(biāo), 賴(lài)永明, 林璐瑤
【申請(qǐng)人】龍巖學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年11月27日