[发明专利]一种可模拟伪顶的三维相似模拟系统

说明书

本发明公开了一种可模拟伪顶的三维相似模拟系统，包括三维相似模拟实验平台(1)，其中设置有煤层模拟系统、伪顶模拟系统(4)和其他岩层；所述煤层模拟系统包括多个从左到右依次排列的千斤顶，所述千斤顶包括活柱(2)和连接在所述活柱后端的千斤顶缸体(3)，所述伪顶模拟系统(4)设置在所述活柱(2)的上部，包括多个从前到后依次排列的伪顶模拟片，所述伪顶模拟片由多个从左到右依次铰接的铁片(5)构成。本发明可模拟伪顶的三维相似模拟系统完全还原模拟煤层开采场景以及对顶底板造成的规律影响研究，期望最大可能的去还原煤层开采现场状态。

技术领域

本发明涉及矿业领域教学研究与科研实验，特别是涉及一种用于可模拟伪顶的三维相似模拟系统。

背景技术

三维相似模拟就是传统的相似模拟实验的优化与改良，传统的二维相似模拟宽度只有20cm，完全没有考虑边界效应对开采压力的影响，同时，目前为止相似模拟都没有考虑到伪顶的影响，这些都是不完全符合相似实验的原则。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可模拟伪顶的三维相似模拟系统，所述系统完全还原模拟煤层开采场景以及对顶底板造成的规律影响研究，包括考虑边界效应，包括考虑伪顶，包括考虑煤层推进速度等多个因素，期望最大可能的去还原煤层开采现场状态。

一种可模拟伪顶的三维相似模拟系统，包括三维相似模拟实验平台，其中设置有煤层模拟系统、伪顶模拟系统和其他岩层；

所述三维相似模拟实验平台为长方体，其后侧的侧板上水平设置有长条形通孔，所述煤层模拟系统包括多个从左到右依次排列的千斤顶，所述千斤顶包括活柱和连接在所述活柱后端的千斤顶缸体，所述千斤顶缸体的后端从所述长条形通孔中穿出，并与千斤顶的系统主机相连；

所述伪顶模拟系统设置在所述活柱的上部，包括多个从前到后依次排列的伪顶模拟片，所述伪顶模拟片由多个从左到右依次铰接的铁片构成。

本发明所述的可模拟伪顶的三维相似模拟系统，其中，所述千斤顶的数量为n，每个所述伪顶模拟片中所述铁片的数量为n-1，长度与所述千斤顶缸体的直径一致；

每个所述铁片均设置在相邻两个所述活柱的上部，相邻两个所述铁片之间的铰接部分的中心轴和位于其下部的所述活柱的中心轴所在的平面与竖直面之间的夹角为a，a大于15度，且所述铰接部分的中心轴在位于其下部的所述活柱的中心轴的左侧。

本发明所述的可模拟伪顶的三维相似模拟系统，其中，所述三维相似模拟实验平台的长宽高分别为4000mm、4000mm和3000mm，所述模拟实验平台的底板和左右两侧的侧板均为钢板，前侧的侧板为透明材料制成，后侧的侧板由多个侧护板上下堆叠固定而成，所述侧护板包括板体和固定在所述板体上端和下端的支撑板，在所述板体的左右两侧采用螺丝固定；

所述煤层模拟系统的两侧和前端距离所述三维相似模拟实验平台之间的距离均为400mm，填充骨料后作为模拟煤柱。

本发明所述的可模拟伪顶的三维相似模拟系统，其中，所述活柱为圆柱体，直径为煤层厚度h，长度为3200mm，所述千斤顶缸体为长方体，长度为3400mm，宽度和高度均为h+14mm,所述千斤顶缸体和所述活柱的中心轴重合。

本发明所述的可模拟伪顶的三维相似模拟系统，其中，所述铁片的长宽和厚度分别为h+14mm、50mm和2mm。

本发明所述的可模拟伪顶的三维相似模拟系统，其中，所述伪顶模拟片的数量为64，所述每个所述伪顶模拟片中所述铁片的数量为3200/(h+14)。

本发明可模拟伪顶的三维相似模拟系统与现有技术不同之处在于：

本发明可模拟伪顶的三维相似模拟系统完全还原模拟煤层开采场景以及对顶底板造成的规律影响研究，包括考虑边界效应，包括考虑伪顶，包括考虑煤层推进速度等多个因素，期望最大可能的去还原煤层开采现场状态。