技術(shù)特征：

1.一種CT掃描相似材料模擬試驗(yàn)臺，其特征在于：包括控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、試驗(yàn)箱體、掃描系統(tǒng)、電熱開挖系統(tǒng)。

所述控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)程序控制CT掃描相似材料模擬試驗(yàn)過程中的圖像掃描，同時，控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過CT三維重建技術(shù)形成并輸出采場覆巖三維空間形態(tài)的圖像。

所述試驗(yàn)箱體為一立方體空間，底部有四根支柱，后面為一金屬擋板，前、左、右四面均為條形有機(jī)玻璃擋板通過螺絲拼接而成。

所述掃描系統(tǒng)包括掃描架和底輪，掃描架為一方形支架，正面環(huán)繞試驗(yàn)箱體，其功能在于實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)箱體內(nèi)部的煤巖體進(jìn)行掃描，得到煤巖體的豎向剖面圖像。所述底輪受計(jì)算機(jī)控制，安設(shè)掃描架底部，可在試驗(yàn)箱體前后支柱之間的導(dǎo)軌上滑行，以此帶動掃描架前后移動，實(shí)現(xiàn)在不同位置處的掃描，進(jìn)而獲得不同位置處的剖面圖像。

所述電熱開挖系統(tǒng)包括控制器、電熱網(wǎng)、石蠟顆粒材料、排液管。所述電熱網(wǎng)為多條平行的電熱絲，鋪設(shè)于煤層相似材料開挖的平面區(qū)域內(nèi)，每組電熱絲均應(yīng)平行于模擬工作面。形成多組平行的回路，利用控制器控制電熱網(wǎng)中各回路電熱絲對石蠟顆粒材料進(jìn)行加熱，使其熔化，由此模擬煤層的開挖。所述石蠟顆粒材料成分為半精煉石蠟，具有熔點(diǎn)低、無毒、加熱易熔化的性質(zhì)，用于模擬煤層材料。所述排液管為兩根塑料細(xì)管，其管壁排列布置多個圓孔。排液管分別鋪設(shè)于煤層相似材料開挖的平面區(qū)域兩端，并留一端頭于試驗(yàn)箱體外側(cè)。模型開挖過程中，石蠟顆粒材料熔化后產(chǎn)生的液體可通過排液管排出試驗(yàn)箱體。

2.一種CT掃描相似材料模擬試驗(yàn)臺，其特征在于：試驗(yàn)臺的操作包括以下步驟：

步驟1、相似模型制作

根據(jù)相似模擬理論制定相似比，由此設(shè)計(jì)各煤巖層的力學(xué)參數(shù)，并進(jìn)行煤巖體相似材料的配制，之后按照實(shí)際地層層序，在試驗(yàn)箱體底板上鋪設(shè)模型，并隨鋪設(shè)進(jìn)行，逐層安裝拼接前、左、右三面的有機(jī)玻璃擋板，同時注意在安裝拼接前面擋板時，煤層部分預(yù)留出煤層模擬開挖的槽口。注意在煤層相似材料鋪設(shè)時，非開挖區(qū)域鋪設(shè)常規(guī)的相似材料，開挖區(qū)域鋪設(shè)石蠟顆粒材料作為煤層模擬材料，需將電熱網(wǎng)水平鋪設(shè)于開挖區(qū)域鋪設(shè)的石蠟顆粒材料中。設(shè)每組電熱絲的加熱熔化半徑為r，則為了確保能夠完全和均勻的熔化整個擬開挖區(qū)域，各電熱絲的間距應(yīng)為2r。

步驟2、模型開挖

根據(jù)工作面開采實(shí)際速度，結(jié)合相似理論中的時間相似比，換算出模型每次開挖的進(jìn)尺m，則每次應(yīng)當(dāng)啟動組電熱絲進(jìn)行加熱開挖，煤層相似材料熔化產(chǎn)生的液體和蒸汽由排液管上的圓孔進(jìn)入排液管，進(jìn)而通過排液管排出試驗(yàn)箱體外。

步驟3、CT掃描

煤層工作面推采至某一位置時，結(jié)合三維重建技術(shù)所要求的精度，選擇導(dǎo)軌上的若干個位置作為掃描點(diǎn)?？刂频纵啝恳龗呙杓?，在既定位置處對相似模型進(jìn)行掃描，得到煤巖層的多個豎向剖面圖像。

步驟4、三維重建

通過控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的三維重建軟件，將步驟3中所得到的多張覆巖形態(tài)剖面圖像進(jìn)行三維重建，工作面周邊的覆巖形態(tài)空間圖像，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對覆巖移動和破壞的全面、深入的分析，為礦井安全開采提供指導(dǎo)。

3.一種CT掃描相似材料模擬試驗(yàn)臺，其特征在于：可以采用電加熱開挖的方式，實(shí)現(xiàn)厚煤層分層開采的模擬。其方法如下：

步驟1、分層鋪設(shè)電熱網(wǎng)

在模型鋪設(shè)過程中，煤層部分進(jìn)行分層鋪設(shè)，鋪設(shè)每一分層時，將電熱網(wǎng)埋設(shè)于該分層內(nèi)。

步驟2、逐層加熱開挖

按照各分層實(shí)際開采順序，依次啟動各分層中的電熱網(wǎng)，對各分層進(jìn)行加熱，使石蠟顆粒材料熔化，由此模擬厚煤層分層開采。