固體充填法采煤二維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及借助于測定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來測試或分析材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種固體充填法采煤二維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]固體充填法采煤是將煤矸石、粉煤灰、爐渣、尾礦、建筑垃圾、土等一種或多種材料混合充填入開采后形成的空間，以控制圍巖的移動和礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)度的采煤方法。固體充填法采煤對保護(hù)地表工程建筑、防治頂?shù)装逋凰确矫嫘Ч黠@，能消耗大量固體廢棄物、對生態(tài)環(huán)境的破環(huán)程度較小、成本較其它充填采煤方法低，因而得到較多采用。
[0003]物理模擬實(shí)驗(yàn)是研究采煤活動中煤巖層移動和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的常用方法，可分為二維(平面)物理模擬實(shí)驗(yàn)和三維物理模擬實(shí)驗(yàn)兩類。二維物理模擬實(shí)驗(yàn)使用材料少，模型堆筑和煤層開挖相對方便、工作量少，應(yīng)力和位移的觀測相對直觀和方便，在把煤層開采看作平面應(yīng)變問題時被廣泛采用。
[0004]申請?zhí)枮?01110097491.2的專利文獻(xiàn)提的模擬充填的解決方法:“充填體夯實(shí)機(jī)構(gòu)包括夯實(shí)機(jī)構(gòu)前后行走導(dǎo)軌、安裝在夯實(shí)機(jī)構(gòu)前后行走導(dǎo)軌上的夯實(shí)機(jī)構(gòu)左右行走導(dǎo)軌、安裝在夯實(shí)機(jī)構(gòu)左右行走導(dǎo)軌上的液壓缸、安裝在液壓缸活塞端的夯實(shí)推板、布置在液壓缸活塞和夯實(shí)推板之間的傳感器”。“將固體充填料充入三維箱體內(nèi)，隨著工作面推進(jìn)充填材料不斷充入采空區(qū)，并通過布置在工作面的帶有壓力傳感器的液壓夯實(shí)機(jī)構(gòu)對充填材料夯實(shí)”。
[0005]申請?zhí)枮?01110121561.3的專利文獻(xiàn)提出的模擬充填的解決方法是:“設(shè)在仿真煤層處的支撐架，支撐架上設(shè)有模擬綜采充填支架，模擬綜采充填支架包括推壓板、與推壓板相連的推壓雙向油缸，推壓雙向油缸的前部設(shè)有固定塊，推壓雙向油缸經(jīng)油管連接有油泵，推壓板上設(shè)有推壓調(diào)節(jié)裝置”?！皩δM綜采充填支架后的采空區(qū)充填仿真采空區(qū)充填物料，并在仿真采空區(qū)充填物料內(nèi)埋設(shè)多信息無線傳感器”。“啟動油泵的控制開關(guān)，首先調(diào)節(jié)推壓雙向油缸和固定塊，固定推壓板的位置，然后通過依次推壓調(diào)節(jié)壓塊前后上下推壓仿真采空區(qū)充填物料直至密實(shí)”。
[0006]申請?zhí)枮?01110121563.2的專利文獻(xiàn)提出的模擬充填的解決方法與申請?zhí)枮?01110121561.3的專利文獻(xiàn)基本相同。以上解決方法的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對液壓設(shè)備和機(jī)械傳動設(shè)備的控制精度要求高。
[0007]受物理模擬實(shí)驗(yàn)臺尺寸和工程量的限制，模型是不能做得太大的。因此煤層的厚度一般較小，向模型內(nèi)部添加固體充填相似材料很不方便，也不易做到鋪設(shè)均勻。機(jī)械裝置復(fù)雜，不易精確控制壓實(shí)程度，如果固體充填相似材料含有水分，還可能會浸濕煤層的頂板和底板，從而改變頂板和底板的力學(xué)性質(zhì)。(這里要說明的是模擬實(shí)驗(yàn)中模型材料遇水后的性質(zhì)改變和工程中頂?shù)装逵鏊笮再|(zhì)的改變在規(guī)律上未必一致)。另外，實(shí)際采煤過程中受頂梁移動的影響，很難做到100%的接頂率，也不是所有充填都要求達(dá)到很高的充填率。還有就是在推壓固體充填相似材料的過程中，可能造成壓力傳感器方位和位置的變化，使實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性降低。因而這幾種模擬方法具有一定局限性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種固體充填法采煤二維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，所述實(shí)驗(yàn)裝置用于固體充填法采煤二維物理模擬實(shí)驗(yàn)，所述模擬實(shí)驗(yàn)具有操作簡單，測量方便，能預(yù)先精確設(shè)定固體充填相似材料的壓實(shí)度的特點(diǎn)。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種固體充填法采煤二維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述實(shí)驗(yàn)裝置包括二維物理模擬實(shí)驗(yàn)臺以及若干個固體充填相似材料模具，所述二維物理模擬試驗(yàn)臺上堆筑有巖層物理模型，所述巖層物理模型的采煤層中設(shè)有模擬支架，采煤層的采空區(qū)設(shè)有固體充填相似材料模具，所述模擬支架和固體充填相似材料模具上設(shè)有壓力傳感器，所述采煤層上下兩側(cè)的巖層物理模型上設(shè)有位移監(jiān)測點(diǎn)。
[0010]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述巖層物理模型的表面設(shè)有第一壓力調(diào)整板，所述第一壓力調(diào)整板的上表面設(shè)有壓力調(diào)整裝置，所述壓力調(diào)整裝置的上端設(shè)有第二壓力調(diào)整板，所述第二壓力調(diào)整板與所述二維物理模擬實(shí)驗(yàn)臺固定連接。
[0011]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述壓力調(diào)整裝置為液壓氣缸或液壓油缸。
[0012]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述固體充填相似材料模具包括模具本體、模具本體內(nèi)的固體充填相似材料以及壓力傳感器，所述模具本體包括前擋板、后擋板、左活動擋板、右活動擋板和底板，所述前擋板和后擋板可分離的連接于所述底板的前后兩側(cè)，所述左活動擋板和右活動擋板設(shè)置在所述底板的左右兩側(cè)，所述模具本體包括前擋板、后擋板、左活動擋板、右活動擋板和底板圍合成放置固定充填材料的盆狀結(jié)構(gòu)，所述后擋板上開設(shè)有通線孔，所述壓力傳感器位于所述固體充填相似材料內(nèi)，壓力傳感器的信號輸出端通過信號線經(jīng)后擋板上的通線孔向模具本體的外部引出。
[0013]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述固體充填相似材料的上表面設(shè)有塑料薄膜。
[0014]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述前擋板和后擋板由透明材料制成。
[0015]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述前擋板和后擋板采用有機(jī)玻璃板。
[0016]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:所述實(shí)驗(yàn)裝置用于固體充填法采煤二維物理模擬實(shí)驗(yàn)，所述模擬實(shí)驗(yàn)具有操作簡單，配料精確，測量方便，能預(yù)先精確設(shè)定固體充填相似材料的壓實(shí)度的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中，固體充填相似材料可做到不與采煤層之上的頂板以及之下的底板直接接觸，避免了由于水分作用改變頂?shù)装迥Ｐ筒牧系男再|(zhì)。固體充填相似材料內(nèi)部的壓力傳感器位置和方位準(zhǔn)確，能夠直觀得出固體充填相似材料的變形情況。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0018]圖1是本實(shí)用新型所述實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1中固體充填相似材料模具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]其中:1、固體充填相似材料模具2、底板3、前擋板4、后擋板5、左活動擋板6、右活動擋板7、通線孔8、信號線9、壓力傳感器10、二維物理模擬實(shí)驗(yàn)臺11、位移監(jiān)測點(diǎn)12、模擬支架13、巖層物理模型14、采煤層15、第一壓力調(diào)整板16、壓力調(diào)整裝置17、第二壓力調(diào)整板。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0022]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0023]如圖1所示本實(shí)用新型公開了一種固體充填法采煤二維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，所述實(shí)驗(yàn)裝置包括二維物理模擬實(shí)驗(yàn)臺10以及若干個固體充填相似材料模具I。所述二維物理模擬試驗(yàn)臺10上堆筑有巖層物理模型13，巖層物理模型13用于模擬實(shí)際的巖層結(jié)構(gòu)。所述巖層物理模型13的采煤層14中設(shè)有模擬支架12，采煤層14的采空區(qū)設(shè)有固體充填相似材料模具I。所述模擬支架12和固體充填相似材料模具I上設(shè)有壓力傳感器9，所述采煤層14上下兩側(cè)的巖層物理模型上設(shè)有位移監(jiān)測點(diǎn)11，所述位移監(jiān)測點(diǎn)11上設(shè)有位移傳感器。
[0024]所述巖層物理模型13的表面設(shè)有第一壓力調(diào)整板15，所述第一壓力調(diào)整板15的上表面設(shè)有壓力調(diào)整裝置16，所述壓力調(diào)整裝置16的上端設(shè)有第二壓力調(diào)整板17，所述第二壓力調(diào)整板17與所述二維物理模擬實(shí)驗(yàn)臺10固定連接。所述壓力調(diào)整裝置16 —般為液壓氣缸或液壓油缸。壓力調(diào)整裝置16用于輸出動力作用于第一壓力調(diào)整板15，調(diào)節(jié)巖層物理模型13的巖層之間的壓力。
[0025]如圖2所示，所述固體充填相似材料模具I包括模具本體、模具本體內(nèi)的固體充填相似材料以及壓力傳感器9，所述模具本體包括前擋板