CN205211289U - 一种可变角度的物理相似模拟实验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可变角度的物理相似模拟实验平台，包括平台架、滑动面框架、材料挡板、滑动面和底座：平台架为T型架构，平台架的底座和立柱固定位置刻有轨槽和固定销孔；滑动面框架用于固定滑动面；材料挡板焊接在滑动面框架的底边上；滑动面为模型直接铺设的平面，通过螺栓连接在滑动面框架上；底座与平台架分离，实验时将平台架放置在底座上。该实验平台可重复使用，本实用新型满足模拟实验相似原则，极大提高实验结果的准确度。

Description

一种可变角度的物理相似模拟实验平台

技术领域

本实用新型涉及岩土工程领域物理相似模拟实验研究，具体涉及一种可变角度的物理相似模拟实验平台。

背景技术

大倾角及急倾斜煤层的开采一直是一个技术难题，使用传统的急倾斜煤层开采方法存在诸多缺点：回采工艺复杂、操作难度高、煤炭回采成本高、安全难以管理、煤炭回收率低。俯伪斜走向长壁采煤法开采此类煤层具有一定的优越性。其主要优点有：工作面沿俯伪斜方向布置，减少了煤、矸的下滑速度，有利于防止冲倒支架和砸伤人员；改善了工作面顶底板的受力状况，相对增加了稳定性；工作面有效利用率比台阶采煤法高，为提高单产、改善工作面近煤壁处通风情况及实现机械化开采提供了条件等，是一种合理、科学、实用的采煤方法。物理相似模拟实验作为采矿工程学科重要的研究手段，可作为指导实践生产的重要理论依据。针对大倾角煤层物理相似模拟实验，传统模型搭建方法是将水平放置的模型架通过滑轮牵引掉起顶部一角，将实验架转到所需的角度固定，再从实验架底角往上水平铺设模型。该方法存在以下几方面不足：(1)由于测量的误差，很难将实验架精确转到所需角度，由此降低了模拟实验的相似度，严重影响实验结果的科学性和可靠性；(2)模型铺设工序复杂。由于模型是从下底角铺设至上顶角，导致每层模型都没有固定的尺寸，无论是计算材料配比还是具体施工工序都较为复杂；(3)当模型铺设好后，需要将实验架转回到水平角度，该过程如果操作不当，很容易导致模型坍塌；(4)该方法模拟的煤岩层倾角有限，一般最大能达到45°左右，对于更大倾角的煤层则不能模拟；(5)传统实验架只能进行平面实验，且不能实现加载过程。(6)针对较复杂的开采方法如俯伪斜开采该类实验架则不能模拟。

因此需要发明一种可实现大倾角煤层俯伪斜开采方法模拟的物理相似模拟实验平台。本实用新型设计出一种可实现变角度(30°～70°)的实验平台，简化了大倾角煤层物理相似模拟实验的操作工序；实现了大倾角煤层俯伪斜开采方法的模拟，且可进行加载过程；可以实现重复使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种利用物理相似模拟实验可调角度实验平台，借助该实验平台简化实验工序、提高实验模拟相似度、提升实验结果的科学性。

为实现上述目的，本实用新型公开了如下技术方案：

一种可变角度的物理相似模拟实验平台，包括平台架、滑动面框架、材料挡板、滑动面和底座：

平台架为由槽钢焊接制成的T型架构，平台架的底座和立柱固定位置刻有轨槽，为滑动面滑动提供导轨；平台架的底座和立柱的固定位置开有一排固定销孔；

滑动面框架是由四根角铁焊制而成的矩形框架，矩形框架中间加有一根加强筋，框架四周每隔10cm留有直径10mm的小孔，用于固定滑动面；

材料挡板直接焊接在滑动面框架的底边上，始终与滑动面框架保持垂直，随滑动面前后移动，用于防止模型材料沿着滑动面下滑；

滑动面为模型直接铺设的平面，由一块亚克力板裁制而成的透明矩形平面板，通过螺栓连接在滑动面框架上；

底座是由角铁焊制而成的六面体加梁框架，与平台架分离，实验时将平台架放置在底座上，便于观察实验现象。

进一步的，为保证平台足够强度，所述平台架由10#槽钢焊制而成。

进一步的，为保证滑动面始终保持为一个平面，所述滑动面框架中间的加强筋为焊接的一根5cm宽、1.5m长的角铁。

进一步的，为保证滑动面足够的强度、刚度和便于观察实验现象，滑动面由厚度为10cm的透明亚克力板制成。

进一步的，为保证模拟材料不沿滑动面下滑，所述材料挡板为在焊制在滑动面框架底边的厚2mm，高60cm的铁板。

进一步的，所述平台架长1.5m，高1.3m；滑动面长1.5m，宽1.2m，最大调整角度70°，最小调整角度30°。

本实用新型公开的一种可变角度的物理相似模拟实验平台，具有以下有益效果：

本实用新型公开一种可实现角度调整的物理相似模拟实验平台，与现有技术相比，该实验平台可有效简化大倾角煤层物理模拟实验工序；提高实验的科学性和可靠性；可实现立体模型实验；该实验平台可重复使用。本实用新型满足模拟实验相似原则，极大提高实验结果的准确度。

附图说明

图1是可调角度相似模拟实验平台立体图

图2是可调角度实验平台俯视图

图3实验平台左视图

图4一个实施例的左面图

图5俯伪斜采煤法实施例立体图

图6俯伪斜采煤法原理图

图7采煤工作面支架平面图

1-材料挡板2-滑动面3-加强筋4-平台架立柱5-平台架底座6-轨槽7-底座8-固定销孔9-固定销钉10-滚轮11-模型老顶12-直接顶13-伪顶14-直接底15-基本底16-煤层17-回风平巷18-运输平巷L1-平台宽度L2-立柱高L3-滑动面长L4-挡板高L5-底座宽L6-加强筋宽L7-立柱距开槽长L8-底座开槽长L9-底座边距开槽长L10～L17底座固定孔间距L18～L25立柱固定孔间距L26-模型夹角

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本实用新型作进一步描述。

请参见图1、图2。

一种可变角度的物理相似模拟实验平台，包括平台架、滑动面框架、材料挡板1、滑动面2和底座7：

平台架为由槽钢焊接制成的T型架构，平台架设有平台架立柱4和平台架底座5，平台架立柱4和平台架底座5为整个平台的主要支撑体，为保证足够强度选用10#槽钢焊接制成，平台架的底座5和立柱4的槽钢固定位置刻有轨槽6，为滑动面2滑动提供导轨；平台架的底座5和立柱4的固定位置开有一排固定销孔8，用于固定调整好角度的滑动面2。

滑动面框架是由四根角铁焊制而成的矩形框架(1200*1500mm)，为保证平台足够的强度，矩形框架中间加有一根加强筋3，框架四周每隔10cm留有直径10mm的小孔，用于固定滑动面2。

材料挡板1直接焊接在滑动面框架的底边上，始终与滑动面框架保持垂直，随滑动面2前后移动，与滑动面2始终保持90°夹角，用于防止模型材料沿着滑动面2下滑。

滑动面2为模型直接铺设的平面，由一块亚克力板裁制而成的透明矩形平面板，通过螺栓连接在滑动面框架上，选用亚克力板是为了方便观察实验现象。

底座7是由角铁焊制而成的六面体加梁框架，与平台架分离，离地高度50cm，实验时将平台架放置在底座7上，便于从滑动面2下面观察记录实验现象。固定销钉9用于固定调整好角度的滑动面2；滚轮10安装在滑动面框架四角，通过轴固定在角铁上，便于滑动面2在轨槽6里滚动。

为保证滑动面2始终保持为一个平面，所述滑动面框架中间的加强筋3为焊接的一根5cm宽、1.5m长的角铁。

为保证滑动面2足够的强度、刚度和便于观察实验现象，滑动面2由厚度为10cm的透明亚克力板制成。

为保证模拟材料不沿滑动面2下滑，所述材料挡板1为在焊制在滑动面框架底边的厚2mm或者4mm，高60cm的铁板。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的前提下，还可以对本实用新型做出的若干改进和补充，这些改进和补充，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种可变角度的物理相似模拟实验平台，其特征在于，包括平台架、滑动面框架、材料挡板、滑动面和底座：

平台架为由槽钢焊接制成的T型架构，平台架的底座和立柱固定位置刻有轨槽，为滑动面滑动提供导轨；平台架的底座和立柱的固定位置开有一排固定销孔；

滑动面框架是由四根角铁焊制而成的矩形框架，矩形框架中间加有一根加强筋，框架四周每隔10cm留有直径10mm的小孔，用于固定滑动面；

材料挡板直接焊接在滑动面框架的底边上，始终与滑动面框架保持垂直，随滑动面前后移动，用于防止模型材料沿着滑动面下滑；

滑动面为模型直接铺设的平面，由一块亚克力板裁制而成的透明矩形平面板，通过螺栓连接在滑动面框架上；

底座是由角铁焊制而成的六面体加梁框架，与平台架分离，实验时将平台架放置在底座上，便于观察实验现象。

2.根据权利要求1所述的一种可变角度的物理相似模拟实验平台，其特征在于，为保证平台足够强度，所述平台架由10#槽钢焊制而成。

3.根据权利要求1所述的一种可变角度的物理相似模拟实验平台，其特征在于，为保证滑动面始终保持为一个平面，所述滑动面框架中间的加强筋为焊接的一根5cm宽、1.5m长的角铁。

4.根据权利要求1所述的一种可变角度的物理相似模拟实验平台，其特征在于，为保证滑动面足够的强度、刚度和便于观察实验现象，滑动面由厚度为10cm的透明亚克力板制成。

5.根据权利要求1所述的一种可变角度的物理相似模拟实验平台，其特征在于，为保证模拟材料不沿滑动面下滑，所述材料挡板为在焊制在滑动面框架底边的厚2mm，高60cm的铁板。

6.根据权利要求1所述的一种可变角度的物理相似模拟实验平台，其特征在于，所述平台架长1.5m，高1.3m；滑动面长1.5m，宽1.2m，最大调整角度70°，最小调整角度30°。