[实用新型]长壁开采煤层顶板垮落演示模型

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种煤层顶板垮落动态演示模型，把抽象化矿山压力理论直观化地演示出来，形象地解释了以岩层运动为中心的矿山压力理论。

背景技术

煤炭是我国目前使用量最大的能源之一，而矿山压力问题一直是影响煤矿安全生产的关键问题之一。在开采过程中顶板问题至始以来一直严重威胁着煤矿工作人员的安全,为此很多专家学者对顶板的运动规律做了深入的研究，并获得了一系列成果。传递岩梁假说于1978年由宋振骐院士根据现场实测资料提出的。传递岩梁——把每一组同时运动的岩层看成一个运动整体，称为传递力的岩粱，简称“传递岩梁”。

发明内容

本实用新型提供了一种长壁开采煤层顶板垮落演示模型，本模型演示以采空区上覆岩层运动为中心的矿山压力理论，即“传递岩梁”理论，再现采空区上覆岩运动规律。

本实用新型的技术解决方案是：一种长壁开采煤层顶板垮落演示模型，包括上覆岩层（1）、基本顶（2、3）、直接顶（4）、煤层（5）、底板（6）、工作面（10）和自动控制系统，底板（6）与两侧面（14、15）固定连接，底板（6）上依次设有煤层（5）、直接顶（4）、基本顶（3、2）和上覆岩层（1），基本顶（2、3）通过合页与两侧面（14、15）连接，基本顶（2、3）横向之间断裂处用合页连接，上覆岩层（1）上设有控制两次断裂的两组电磁铁（8、9），两组电磁铁（8、9）下端的基本顶（2、3）上设有铁片（7），煤层（5）中设有工作面（10），工作面（10）通过绳索（17）与电机（11）连接，绳索（17）另一端与侧面板（14）上的定滑轮（16）连接以实现工作面（10）的正反向移动，自动控制系统包括电源、控制开关（a、b、c、d）、控制器（12）、电机（11）和两组电磁铁（8、9），开关（a）与电源连接，两组电磁铁（8、9）两端分别与开关（c、d）连接，电机（11）的正负极分别连接开关（c、d）的I、II、III、IV端头，电机（11）与控制器（12）和开关（c、d）并联连接，控制器（12）与开关（b）串联连接。

本实用新型形象地演示出顶板来压时岩层垮落过程，帮助人们深入地理解以岩层运动为中心的矿压理论，便于掌握覆岩运动规律。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为初次来压时顶板垮落状态示意图。

图3为第一次周期来压时顶板垮落状态示意图。

图4为本实用新型控制原理图

具体实施方式

如图1所示，本实用新型由上覆岩层1、基本顶2、基本顶3、直接顶4、煤层5、底板6、工作面10和自动控制系统组成。其中上覆岩层1、基本顶2、基本顶3都是木制结构，底板6上依次设有煤层5、直接顶4、基本顶3、2和上覆岩层1，基本顶2、基本顶3通过合页与两侧面14、15连接，两侧面14、15均为实木板结构，底板6与两侧面14、15固定连接，基本顶2、3横向之间断裂处用合页连接，如图2、3所示，上覆岩层1上设有控制两次断裂的两组电磁铁8、9，其作用是依靠其吸引力使基本顶2、3保持水平状态，断电后下沉，两组电磁铁8、9下端的基本顶2、3上设有铁片7，使电磁铁8、9吸附以起作用。

煤层5中设有工作面10，工作面10的往复运动是通过控制电机11的正反转实现的，具体的是在工作面10两侧各接一个绳索17，其中一端连接在左侧的电机11上，另一端与右侧面14的固定滑轮16相连，另外工作面10中间有小孔，从电机11和滑轮16出来的绳索17又穿过工作面10的小孔，然后再连接在一起，使绳索17绷紧，如图1中所示。这样整个绳索17与工作面10连接成为一个封闭的整体。电机11正转工作面10向左运动，电机11反转工作面10向右运动，这样就实现了工作面10的往复运动。

自动控制系统包括电源、开关a、b、c、d、控制器12、电机11、两组电磁铁8、9及导线组成。开关a与电源连接，两组电磁铁8、9两端分别与开关c、d连接，电机11的正负极分别连接开关c、d的I、II、III、IV端头，电机11与控制器12和开关c、d并联连接，控制器12与开关b串联连接。其中开关a是总开关，控制着整个系统，开关c、d分别打到Ⅰ、Ⅱ位置和Ⅲ、Ⅳ位置分别控制着电机11的正反转，控制器12能控制电机11与两组电磁铁8、9的通断保持同步，即控制着工作面10与直接顶2、3在时间和空间上保持同步运动。

直接顶4材料是软泡沫，能随着工作面10的运动直接冒落。