[发明专利]一种可旋转的相似材料模拟实验台及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及采矿相似材料模拟实验设备技术领域，特别涉及一种模拟倾斜煤岩层的可旋转的相似材料模拟实验台及其使用方法。

背景技术

传统的相似材料模拟实验台均是针对水平及近水平煤岩层设计的，而在地下工程中常遇到以大倾角赋存的倾斜煤岩层，若应用传统相似材料模拟实验台对大倾角煤岩层进行相似材料模拟实验，则铺设工艺复杂，铺设难度较大。为了解决倾斜煤岩层相似材料模拟实验的铺设问题，已有学者研究设计了相关的倾斜煤岩层相似材料模拟实验装置。已有专利CN204228701U和CN204228702U公开了一种变倾角可拆卸式物理相似模拟实验台和一种可变倾角的物理相似模拟实验台，二者均通过调节丝杠的高度来改变调斜槽钢的角度，从而改变铺设材料的角度，但该装置铺设倾斜煤岩层时节理面的倾斜角度易发生变化，导致铺设的模型节理面不平行；已有专利CN104596855A公开了一种倾斜煤岩层物理相似模拟试验装置及方法，该装置由外部框架、可倾斜机架、前后挡板、液压支撑装置和悬吊起重装置组成，在液压支撑装置的支撑力和悬吊起重装置的拉力作用下使实验台发生旋转，虽然可以有效实现倾斜煤岩层的铺设，但工艺过于复杂，制造成本过高；已有专利CN103630668B公开了一种大倾角煤层相似模拟实验装置及其实验方法，该装置通过直角三角形护板和水平护板的不同组合使用来实现大倾角煤岩层的铺设，但若铺设不同角度的倾斜煤岩层，则需事先定做一定角度的直角三角形护板，且针对层间距不同的煤岩层，还要考虑到护板的边长，工艺较繁琐；已有专利CN204405655U公开了一种适于任意倾角煤层相似模拟的实验装置，该装置简单承袭了已有专利CN204228701U和CN204228702U二者的倾角可变思想，可参考性十分有限。

发明内容

针对传统及已改进的倾斜煤岩层相似材料模拟实验台存在的技术不足，本发明提供一种可旋转的相似材料模拟实验台及其使用方法，适用于任意倾角倾斜煤岩层的相似材料模拟实验。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可旋转的相似材料模拟实验台及其使用方法，该实验台包括底座、圆轨、模型架、钢绞线和电机；模型架包括架体、螺孔、转轮、轮刹、液压缸、挡板和钢环；底座与圆轨焊接为一体，模型架顶梁有液压加载系统，两侧立柱上开有螺孔，挡板通过螺栓固定在立柱上。

所述的圆轨为圆形槽钢，直径与模型架的对角线长度相同。

所述的模型架为正方形钢架，内接于圆轨中。

所述的钢绞线直径为15mm，钢绞线一端穿过所有钢环，固定在模型架左下角的钢环上，另一端缠绕在电机上。

所述的模型架顶梁有液压加载系统，两侧立柱上开有螺孔，挡板通过螺栓固定在立柱上。

所述的转轮安装在模型架的四个角点上，转轮内嵌于圆轨沟槽内，并可沿圆轨转动。

所述的轮刹安装在模型架底梁靠近转轮位置，可上下拨动。

所述的钢环焊接在模型架的四个角点上，两底角各一个，两顶角各两个。

本发明的使用步骤为：根据所模拟倾斜煤岩层的倾角θ固定模型架铺设位置；铺设模型材料；将模型架转回原始位置，即模型架顶梁与底座水平位置，并固定；倾角为θ的倾斜煤岩层相似材料模型铺设完成。

本发明的有益技术效果是：

本发明实现了相似材料模拟实验中对倾斜煤岩层的铺设，为倾斜煤岩层相似材料模拟实验提供了建模基础，解决了现有相似材料模拟实验台铺设倾斜煤岩层工艺复杂，安全系数低等问题，为实验室内研究倾斜煤岩层的地下开采活动提供了方便。

附图说明

图1为本发明铺设水平煤岩层时的正视图；

图2为本发明铺设水平煤岩层时的左视图；

图3为本发明铺设倾斜煤岩层时的正视图；

图4为本发明铺设倾斜煤岩层完成时的正视图；

其中，1—底座，2—圆轨，3—模型架，4—螺孔，5—转轮，6—液压缸，7—钢绞线，8—挡板，9—钢环，10—轮刹，11—电机。

具体实施方式

本发明提供了一种可旋转的相似材料模拟实验台及其使用方法，为了使本发明的目的、技术方案以及优点更清楚、明确，以下将结合附图与具体实施例对本发明进一步详细说明。