一種用于相似模擬試驗(yàn)的開(kāi)挖裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于相似模擬試驗(yàn)的開(kāi)挖裝置，尤其是涉及到采礦與巖土工程領(lǐng)域的相似模擬試驗(yàn)的開(kāi)挖裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]相似模擬試驗(yàn)一直是采礦工程實(shí)驗(yàn)研究的主要實(shí)驗(yàn)方法，利用相似材料模擬真實(shí)的巖土和采礦地質(zhì)和工程條件，試驗(yàn)觀察和研究工程圍巖體的變形、移動(dòng)和破壞等力學(xué)現(xiàn)象，以及作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的力，通過(guò)相似模擬試驗(yàn)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)礦山壓力形成的機(jī)理，對(duì)于尋求有效的巖層控制途徑是非常有益的。
[0003]為了直觀再現(xiàn)煤層采出后上覆巖層變形、破斷、冒落和移動(dòng)規(guī)律，就必須嚴(yán)格按照時(shí)間相似比在模擬煤層中進(jìn)行工作面推進(jìn)，如何在較小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確的煤層開(kāi)挖就成了有待解決的問(wèn)題。
[0004]目前，尚無(wú)有關(guān)相似模擬試驗(yàn)開(kāi)挖裝置的專利和文獻(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)中，采用的方法是手持簡(jiǎn)易開(kāi)挖工具進(jìn)行煤層開(kāi)挖。這一方法雖然操作較為簡(jiǎn)單，但有明顯缺陷，既不能保證工作面推進(jìn)速度，又不能保證上頂板和下底板的平整性，無(wú)法在模擬煤層中進(jìn)行精確開(kāi)挖，使實(shí)驗(yàn)?zāi)M的真實(shí)性大打折扣，從而影響所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此亟待發(fā)明一種操作簡(jiǎn)單、開(kāi)挖過(guò)程精確度高的開(kāi)挖裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)煤層的推進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種用于相似模擬試驗(yàn)的開(kāi)挖裝置，其操作簡(jiǎn)單、定位精確、可實(shí)現(xiàn)煤層推進(jìn)過(guò)程的精確模擬。
[0006]本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明提供了一種用于相似模擬試驗(yàn)的開(kāi)挖裝置，包括固定機(jī)架、定位導(dǎo)向裝置、水平開(kāi)挖裝置；固定機(jī)架通過(guò)緊固螺釘固定在相似模擬試驗(yàn)架上，夾在相似模擬試驗(yàn)架的上、下槽鋼之間；
所述固定機(jī)架包括開(kāi)有螺紋孔的槽鋼和緊固螺釘，四個(gè)螺紋孔分別置于槽鋼上下翼板兩端，緊固螺釘通過(guò)螺紋孔與相似模擬試驗(yàn)架固定，槽鋼中部開(kāi)有長(zhǎng)方形窗口，長(zhǎng)方形窗口兩側(cè)分別設(shè)有兩條豎直條形槽；
所述定位導(dǎo)向裝置包括帶前擋板的頂板、帶前擋板的底板、后立板三部分，頂板的前擋板上設(shè)有刻度尺，后立板中部開(kāi)有水平條形槽，水平條形槽兩端開(kāi)有螺栓孔，通過(guò)螺栓和螺母與固定機(jī)架的豎直條形槽連接；在底板與后立板的交接處，焊接有齒條，齒條與底板的前擋板形成一個(gè)可供滑塊移動(dòng)的滑行槽；
所述水平開(kāi)挖裝置包括電動(dòng)機(jī)、調(diào)速裝置、行走齒輪、螺旋鉆桿，電動(dòng)機(jī)輸出軸一側(cè)聯(lián)接有行走齒輪，行走齒輪與螺旋鉆桿通過(guò)凹凸槽連接，滑塊套在電動(dòng)機(jī)外側(cè)，并用螺絲固定，電動(dòng)機(jī)的另一側(cè)安裝有調(diào)速裝置用于調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；水平開(kāi)挖裝置的行走齒輪與定位導(dǎo)向裝置的齒條嚙合。
[0007]上述方案中，所述定位導(dǎo)向裝置能在固定機(jī)架上的豎直條形槽內(nèi)上下移動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中定位到煤層開(kāi)挖所需要的高度，為水平開(kāi)挖做準(zhǔn)備。螺旋鉆桿固定在定位導(dǎo)向裝置上，跟隨定位導(dǎo)向裝置的移動(dòng)發(fā)生上下移動(dòng)，從而調(diào)整開(kāi)挖高度。
[0008]上述方案中，所述水平開(kāi)挖裝置的滑塊在定位導(dǎo)向裝置的滑行槽內(nèi)做水平直線滑行運(yùn)動(dòng)，螺旋鉆桿穿過(guò)水平條形槽在水平方向移動(dòng)，使水平開(kāi)挖裝置向前推進(jìn)更加平穩(wěn)，調(diào)整開(kāi)挖的水平位置，螺旋鉆桿的移動(dòng)距離由定位導(dǎo)向裝置上的刻度尺來(lái)控制。
[0009]上述方案中，所述螺旋鉆桿的尺寸能根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明提供了一種相似模擬試驗(yàn)開(kāi)挖裝置，可用于相似模型試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)煤層的精確定位開(kāi)挖，該裝置通過(guò)電動(dòng)機(jī)提供掘進(jìn)前進(jìn)動(dòng)力，開(kāi)挖過(guò)程平穩(wěn)，保證了相似模擬試驗(yàn)裝置所開(kāi)挖煤層上頂板和下底板的平整性；通過(guò)調(diào)速裝置控制工作面推進(jìn)速度，實(shí)現(xiàn)了實(shí)際煤層推進(jìn)過(guò)程的精確模擬；能夠根據(jù)實(shí)際需要變換螺旋鉆桿尺寸，可重復(fù)使用，能夠用于相似模擬模型試驗(yàn)中不同厚度煤層的開(kāi)挖。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為固定機(jī)架結(jié)構(gòu)不意圖；
圖3為定位導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為水平開(kāi)挖裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1、槽鋼，2、緊固螺釘，3、窗口，4、豎直條形槽，5、帶前擋板的頂板，6、水平條形槽，7、后立板，8、螺栓，9、齒條，10、滑行槽，11、帶前擋板的底板，12、刻度尺，13、調(diào)速裝置，14、電動(dòng)機(jī)，15、滑塊，16、行走齒輪，17、螺旋鉆桿18、上槽鋼19、下槽鋼。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但不局限于以下實(shí)施例。
[0014]實(shí)施例:
如圖1所示，一種用于相似模擬試驗(yàn)的開(kāi)挖裝置，包括固定機(jī)架、定位導(dǎo)向裝置、水平開(kāi)挖裝置；固定機(jī)架通過(guò)緊固螺釘固定在相似模擬試驗(yàn)架上，相似模擬試驗(yàn)架包括上槽鋼18和下槽鋼19，相似模擬試驗(yàn)裝置夾在相似模擬試驗(yàn)架的上下兩槽鋼之間；
圖2示出了固定機(jī)架的結(jié)構(gòu)，固定機(jī)架包括開(kāi)有螺紋孔的槽鋼1和緊固螺釘2，四個(gè)螺紋孔分別置于槽鋼1上下翼板兩端，緊固螺釘2通過(guò)螺紋孔與相似模擬試驗(yàn)架固定，分別與相似模擬試驗(yàn)架的上、下槽鋼接觸，槽鋼1中部開(kāi)有長(zhǎng)方形窗口 3，長(zhǎng)方形窗口 3兩側(cè)分別設(shè)有兩條豎直條形槽4 ;
圖3示出了定位導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)，定位導(dǎo)向裝置包括帶前擋板的頂板5、帶前擋板的底板11、后立板7三部分，頂板的前擋板上設(shè)有水平刻度尺12，后立板7中部開(kāi)有水平條形槽6，水平條形槽6兩端開(kāi)有螺栓孔，通過(guò)螺栓8和螺母與固定機(jī)架的豎直條形槽4連接；在底板與后立板7的交接處，焊接有齒條9，齒條9與底板的前擋板形成一個(gè)可供滑塊移動(dòng)的滑行槽10 ；
圖4示出了水平開(kāi)挖裝置的結(jié)構(gòu)，水平開(kāi)挖裝置包括電動(dòng)機(jī)14、調(diào)速裝置13、行走齒輪16、螺旋鉆桿17，電動(dòng)機(jī)14輸出軸一側(cè)聯(lián)接有行走齒輪16，行走齒輪16與螺旋鉆桿17通過(guò)凹凸槽連接，滑塊15套在電動(dòng)機(jī)14外側(cè)，并用螺絲固定，電動(dòng)機(jī)14的另一側(cè)安裝有調(diào)速裝置13用于調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；水平開(kāi)挖裝置的行走齒輪16與定位導(dǎo)向裝置的齒條9相嚙入口 ο
[0015]進(jìn)一步地，所述定位導(dǎo)向裝置能在固定機(jī)架上的豎直條形槽4內(nèi)上下移動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中定位到煤層開(kāi)挖所需要的高度，為水平開(kāi)挖做準(zhǔn)備。螺旋鉆桿17固定在定位導(dǎo)向裝置上，跟隨定位導(dǎo)向裝置的移動(dòng)發(fā)生上下移動(dòng)，從而調(diào)整開(kāi)挖高度。
[0016]進(jìn)一步地，所述水平開(kāi)挖裝置的滑塊15在定位導(dǎo)向裝置的滑行槽10內(nèi)做水平直線滑行運(yùn)動(dòng)，螺旋鉆桿17穿過(guò)水平條形槽6在水平方向移動(dòng)，使水平開(kāi)挖裝置向前推進(jìn)更加平穩(wěn)，調(diào)整開(kāi)挖的水平位置，螺旋鉆桿17的移動(dòng)距離由定位導(dǎo)向裝置上的刻度尺12來(lái)控制。
[0017]進(jìn)一步地，所述螺旋鉆桿17的尺寸能根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)。
[0018]本發(fā)明開(kāi)挖裝置的工作過(guò)程是:
(1)將固定機(jī)架固定在相似模擬試驗(yàn)架上，保證其穩(wěn)定性；相似模擬試驗(yàn)裝置夾在相似模擬試驗(yàn)架的上下兩槽鋼之間；
(2)將調(diào)速裝置13、電動(dòng)機(jī)14、行走齒輪16與滑塊15進(jìn)行組合，并置于定位導(dǎo)向裝置內(nèi)，螺旋鉆桿17從定位導(dǎo)向裝置后方穿過(guò)后立板上的水平滑行槽與行走齒輪連接；
(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求對(duì)煤層開(kāi)挖的初始位置進(jìn)行人工開(kāi)切眼；
(4)組合開(kāi)挖裝置，把螺旋鉆桿17置于開(kāi)切眼內(nèi)，并通過(guò)螺栓與螺母8把定位導(dǎo)向裝置固定在固定機(jī)架上；
(5)進(jìn)行煤層開(kāi)挖，啟動(dòng)裝置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整電動(dòng)機(jī)的速度，通過(guò)水平刻度尺進(jìn)行開(kāi)挖距離確認(rèn)，直至達(dá)到煤層設(shè)計(jì)開(kāi)挖距離停止開(kāi)挖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于相似模擬試驗(yàn)的開(kāi)挖裝置，其特征在于:包括固定機(jī)架、定位導(dǎo)向裝置、水平開(kāi)挖裝置；固定機(jī)架通過(guò)緊固螺釘固定在相似模擬試驗(yàn)架上； 所述固定機(jī)架包括開(kāi)有螺紋孔的槽鋼和緊固螺釘，四個(gè)螺紋孔分別置于槽鋼上下翼板兩端，緊固螺釘通過(guò)螺紋孔與相似模擬試驗(yàn)架固定，槽鋼中部開(kāi)有長(zhǎng)方形窗口，長(zhǎng)方形窗口兩側(cè)分別設(shè)有兩條豎直條形槽； 所述定位導(dǎo)向裝置包括帶前擋板的頂板、帶前擋板的底板、后立板三部分，頂板的前擋板上設(shè)有刻度尺，后立板中部開(kāi)有水平條形槽，水平條形槽兩端開(kāi)有螺栓孔，通過(guò)螺栓和螺母與固定機(jī)架的豎直條形槽連接；在底板與后立板的交接處，焊接有齒條，齒條與底板的前擋板形成一個(gè)可供滑塊移動(dòng)的滑行槽； 所述水平開(kāi)挖裝置包括電動(dòng)機(jī)、調(diào)速裝置、行走齒輪、螺旋鉆桿，電動(dòng)機(jī)輸出軸一側(cè)聯(lián)接有行走齒輪，行走齒輪與螺旋鉆桿通過(guò)凹凸槽連接，滑塊套在電動(dòng)機(jī)外側(cè)，并用螺絲固定，電動(dòng)機(jī)的另一側(cè)安裝有調(diào)速裝置用于調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；水平開(kāi)挖裝置的行走齒輪與定位導(dǎo)向裝置的齒條嚙合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于相似模擬試驗(yàn)的開(kāi)挖裝置，其特征在于:所述定位導(dǎo)向裝置能在固定機(jī)架上的豎直條形槽內(nèi)上下移動(dòng)，螺旋鉆桿跟隨定位導(dǎo)向裝置的移動(dòng)發(fā)生上下移動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于相似模擬試驗(yàn)的開(kāi)挖裝置，其特征在于:所述水平開(kāi)挖裝置的滑塊在定位導(dǎo)向裝置的滑行槽內(nèi)做水平直線滑行運(yùn)動(dòng)，螺旋鉆桿穿過(guò)水平條形槽在水平方向移動(dòng)，螺旋鉆桿的移動(dòng)距離由定位導(dǎo)向裝置上的刻度尺來(lái)控制。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于相似模擬試驗(yàn)的開(kāi)挖裝置，其特征在于:所述螺旋鉆桿的尺寸能根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于相似模擬試驗(yàn)的開(kāi)挖裝置，包括固定機(jī)架、定位導(dǎo)向裝置、水平開(kāi)挖裝置；所述固定機(jī)架包括開(kāi)有螺紋孔的槽鋼和緊固螺釘，槽鋼中部開(kāi)有長(zhǎng)方形窗口，長(zhǎng)方形窗口兩側(cè)分別設(shè)有兩條豎直條形槽；所述定位導(dǎo)向裝置包括帶前擋板的頂板、帶前擋板的底板、后立板，頂板的前擋板上設(shè)有刻度尺，后立板中部開(kāi)有水平條形槽，水平條形槽兩端開(kāi)有螺栓孔，在底板與后立板的交接處，焊接有齒條，齒條與底板的前擋板形成一個(gè)可供滑塊移動(dòng)的滑行槽；所述水平開(kāi)挖裝置包括電動(dòng)機(jī)、調(diào)速裝置、行走齒輪、螺旋鉆桿，滑塊套在電動(dòng)機(jī)外側(cè)，水平開(kāi)挖裝置的行走齒輪與定位導(dǎo)向裝置的齒條嚙合。該裝置操作簡(jiǎn)單、定位精確、可實(shí)現(xiàn)煤層推進(jìn)過(guò)程的精確模擬。
【IPC分類】G01N33/24
【公開(kāi)號(hào)】CN105372409
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510882637
【發(fā)明人】馮國(guó)瑞, 王澤華, 張玉江, 章敏, 戚庭野, 白錦文, 郭育霞, 康立勛, 張純旺, 郭峰, 牛利凱
【申請(qǐng)人】太原理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年12月7日