用于綜放開采頂煤放出三維模擬實驗的綜放支架的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種用于綜放開采頂煤放出三維模擬實驗的綜放支架，主要由頂梁、底座、尾梁、支撐立柱、連接板、放煤擋板、側護板和鉸接模塊組成。尾梁和放煤擋板置于頂梁和底座的一側；支撐立柱上下兩端分別與頂梁與底座焊接；連接板一端的端頭與支撐立柱緊密咬合，另一端與鉸接模塊鉸接。本實用新型解決了目前模擬用綜放支架采用上下滑動式的放煤口時摩擦力過大和易發(fā)生卡矸的缺陷，實現了在綜放開采頂煤放出三維模擬試驗臺中放煤口打開、關閉以及移架動作的模擬，結構簡單，易于加工，操作方便，而且通過同時使用多個該支架進行不同的組合和操作順序，可以實現對綜放工作面順序放煤、間隔放煤、單輪放煤、多輪放煤的模擬。
【專利說明】用于綜放開采頂煤放出三維模擬實驗的綜放支架

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及對頂煤運移規(guī)律的研究，具體涉及一種用于綜放開采頂煤放出三維模擬實驗的綜放支架。

【背景技術】
[0002]綜合機械化放頂煤開采是一種高產、高效的開采厚煤層的采煤方法，綜放工作面頂煤運移規(guī)律是放頂煤研究的難題也是關鍵問題?，F場對頂煤運移規(guī)律的研究由于受到復雜地質條件、安全條件的限制很難精確得到其運移規(guī)律?，F場工作面放頂煤支架大多體積龐大，其放煤和移架工序耗費人力較多，因此通過現場實際放煤支架的開門、放煤、關門的工序來研究頂煤三維放出規(guī)律，工作量十分繁重并且會影響實際生產，對煤炭生產造成損失。因此，對放頂煤的相關研究，現階段大多通過數值模擬和相似模擬進行。但在數值模擬過程中，其建模和賦予參數大多要進行假設。假設過多或者假設不合理會直接影響數值模擬的準確性，導致其與實際結果產生較大偏差。另外，一些學者在實驗室內進行了放頂煤相似模擬實驗，但其放煤支架的尺寸過大，導致放煤支架與試驗臺的比例與設計相似比偏差過大，對實驗結果產生較大的偏差。以往的放煤支架模型的放煤口設計多為上下滑動式，其開門和關門都需要克服放煤擋板和頂煤之間的滑動摩擦力，當頂煤高度過大時，導致摩擦力增大，開門、關門工序困難，使得關門時機難于把握，從而影響實驗結果的準確性，應當把放煤支架開門、關門的滑動摩擦變?yōu)檗D動摩擦，這樣才會使放煤支架的開門、關門程序更加自如、便于操作。


【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的是為了克服上述現有技術的不足，提供一種用于綜放開采頂煤放出三維模擬實驗的綜放支架，該綜放支架，可以逼真模擬現場生產中放煤支架的放煤過程，使得支架的開門、關門等過程操作自如，從而配合三維模擬實驗完成對不同條件放煤過程的模擬。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案:
[0005]一種用于綜放開采頂煤放出三維模擬實驗的綜放支架，主要由頂梁、底座、尾梁、支撐立柱、連接板、放煤擋板、側護板和鉸接模塊組成，頂梁和底座水平設置，尾梁和放煤擋板置于頂梁和底座的一側；尾梁和放煤擋板之間由尾梁鉸接機構進行鉸接連接；側護板分別在頂梁和底座的左右兩側，與頂梁、底座和尾梁焊接；支撐立柱上下兩端分別與頂梁與底座焊接密實；連接板一端的端頭與支撐立柱緊密咬合，另一端與鉸接模塊鉸接；鉸接模塊另一端與放煤擋板的內側焊接。
[0006]尾梁與頂梁所呈角度為100° -130°，尾梁與頂梁以同一塊彎折而成的鋼板所構成。
[0007]尾梁鉸接機構是一種以銷軸連接的卯榫式鉸接結構。
[0008]側護板由厚度為Imm的高強度不銹鋼貼片組成。
[0009]連接板一端的端頭呈現半圓形內凹狀，內凹口徑恰好與支撐立柱的口徑相同，保證連接板與支撐立柱緊密咬合。
[0010]鉸接模塊與連接板鉸接的一端為槽口狀。
[0011]在底座和尾梁之間還設有一對支撐斜柱，支撐斜柱是圓柱形細鐵柱，兩端分別與底座和尾梁焊接密實，將底座和尾梁連接在一起。
[0012]在底座上還有一連接板支撐柱，底部與底座焊接密實，其高度為:在連接板與支撐立柱緊密咬合時，連接板恰好與連接板支撐柱密實接觸。
[0013]所述頂梁、底座、尾梁和放煤擋板所用均為8mm厚度的鋼板。
[0014]本實用新型解決了目前模擬用綜放支架采用上下滑動式的放煤口時摩擦力過大和易發(fā)生卡矸的缺陷，實現了在綜放開采頂煤放出三維模擬試驗臺中放煤口打開、關閉以及移架動作的模擬，符合現場條件、增加了相似模擬的準確性，易于加工，操作方便，而且通過同時使用多個該支架進行不同的組合和操作順序，可以實現對綜放工作面順序放煤、間隔放煤、單輪放煤、多輪放煤的模擬。本實用新型專利可用于散體、土體三維相似模擬試驗中綜放支架的模擬，放煤擋板與尾梁鉸接機構內端的圓角設計將放煤支架開門、關門過程中的滑動摩擦變?yōu)檗D動摩擦，使得支架放煤工序變得簡單易行，放煤擋板與尾梁鉸接機構外端的直角設計，避免了支架回轉過程中放煤擋板回轉角度過大，導致尾梁翹起而無法進行下次開門的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]當結合附圖考慮時，能夠更完整更好地理解本實用新型。此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。
[0016]圖1為本實用新型整體結構示意圖，
[0017]圖2為側護板去除后的立體示意圖，
[0018]圖3為側護板去除后的側視圖，
[0019]圖4為圖3的左視圖，
[0020]圖5為側護板、尾梁、放煤擋板去除后內部結構示意圖，
[0021]圖6為本實用新型使用多個支架的斜視示意圖。
[0022]圖中:1.頂梁，2.底座，3.尾梁，4.支撐立柱，5.連接板，6.放煤擋板，7.側護板，8.支撐斜柱，9.鉸接模塊，10.尾梁鉸接機構，11.連接板支撐柱。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0024]如圖1至圖5所示，本實用新型主要由頂梁1、底座2、尾梁3、支撐立柱4、連接板5、放煤擋板6、側護板7和鉸接模塊9組成。頂梁I和底座2水平設置，尾梁3和放煤擋板6置于頂梁I和底座2的一側，尾梁3與頂梁I所呈角度為100° -130°，尾梁3與頂梁I可以以同一塊彎折而成的鋼板所構成，頂梁I和尾梁3過渡處保持一定的圓滑角度。尾梁3和放煤擋板6之間由尾梁鉸接機構10進行鉸接連接，在附圖的實施例中，尾梁鉸接機構10是一種以銷軸連接的卯榫式鉸接結構，實際應用中也可以是其他形狀的鉸接結構。側護板7由厚度為Imm的高強度不銹鋼貼片組成，側護板7分別在頂梁I和底座2的左右兩側，與頂梁1、底座2和尾梁3焊接，用于阻擋相鄰支架放煤時煤矸的竄入，便于相似模擬時移架工序的進行。側護板7的邊緣與頂梁I和尾梁3的外邊緣重合無縫焊接。支撐立柱4上下兩端分別與頂梁I與底座2焊接密實。連接板5 —端的端頭呈現半圓形內凹狀，內凹口徑恰好與支撐立柱4的口徑相同，保證連接板5與支撐立柱4可緊密咬合。連接板5另一端與鉸接模塊9鉸接，可以以鉸接點為圓心，在適當的范圍內轉動。鉸接模塊9與連接板5鉸接的一端為槽口狀，另一端與放煤擋板6的內側焊接。在底座2和尾梁3之間還設有一對支撐斜柱8，支撐斜柱8是圓柱形細鐵柱，兩端分別與底座2和尾梁3焊接密實，將底座2和尾梁3連接在一起。支撐斜柱8的作用是用于支撐尾梁3，保證尾梁3在頂煤壓力下的穩(wěn)定性。在底座2上還有一連接板支撐柱11，底部與底座2焊接密實，其高度為:在連接板5與支撐立柱4緊密咬合時，連接板5恰好與連接板支撐柱11密實接觸。工作時，當連接板5轉動到與尾梁3或連接板支撐柱11接觸時，連接板的轉動行為被限制，停止轉動。
[0025]所述頂梁1、底座2、尾梁3、放煤擋板6所用的鋼板厚度均為8mm。
[0026]制作本實用新型:頂梁I和尾梁3是由一塊鋼板切縫后彎折120°左右再焊接而成。底座2與頂梁I通過支撐立柱4焊接相連，支撐立柱4焊接時保證方向豎直。放煤擋板6與尾梁3末端鉸接相連，放煤擋板6可以以尾梁鉸接機構10為中心，適當轉動，鉸接機構10設計時，靠近放煤擋板6外側的外棱要保持90°，避免放煤擋板6回轉模擬關門過程時回轉角度過大，導致放煤擋板6翹起，無法進行下次開門?？拷擦?內側的位置為倒角，要進行打磨，使其保持圓滑，便于放煤擋板6的向內開啟。尾梁3與底座2通過支撐斜柱8焊接相連。所述尾梁3與放煤擋板6的鉸接方式為:在尾梁3尾部打孔，貫穿尾梁3的寬度方向，并且尾梁3寬度中部切槽，放煤擋板6前端留設一突出部位，突出部位也打孔，小孔內徑與尾梁3尾部孔內徑相同，用一細鋼軸穿過尾梁3尾部和放煤擋板6前端的孔，尾梁3和放煤擋板6通過此細鋼軸鉸接。鉸接后將鋼軸的左右兩端封死，固定其位置，避免其移動。
[0027]當需要進行放煤支架開門工序時，用鉤子將連接板5向上勾，使連接板5以鉸接模塊9為圓心向上轉動，同時帶動放煤擋板6以尾梁鉸接機構10為圓心轉動，使放煤擋板6向外轉動，此時放煤口打開。當需要進行放煤支架關門工序時，用鉤子將連接板5向下壓，此時連接板5以鉸接模塊9向下轉動，同時帶動放煤擋板6以尾梁鉸接機構10為圓心向支架后方轉動，此時放煤口關閉。
[0028]圖6所示為本實用新型多個支架的斜視圖，多個支架并排排列模擬現實生產中的放頂煤工作面，用鉤子鉤住支撐立柱4并向所移架方向水平拉拽，可以模擬移架過程。
[0029]本實用新型是這樣工作的:
[0030]實驗時，先進行試樣的調試與安設，用手指向上推動連接板5，使連接板5的運動帶動放煤擋板6的轉動，此時放煤口打開，再用手指向下按動連接板5，使連接板5的運動帶動放煤擋板6反向轉動，此時放煤口關閉，檢查放煤擋板轉動過程是否轉動自如，調試完畢后進行試樣的安設，確定需要模擬工作面的寬度W。用w比上單個支架試樣的寬度n，得到所需要的支架數量w/n = m，將m個支架從端頭依次緊密并排擺放，直到滿足所需工作面支架數量。
[0031]模擬放煤工序時，為了消除邊界效應，應當保留上下端頭若干個支架上方頂煤的完整性，因此，不開啟上下端頭若干個支架的放煤口，當模擬順序放煤時，從端頭支架后的第一個支架開始放煤，用鉤子將連接板5向上挑起，連接板5的運動會帶動放煤擋板6的轉動，此時放煤口打開，當看到有連續(xù)矸石從放煤口放出時，用鉤子將連接板5向下按壓，連接板5的運動會帶動放煤擋板6的反向轉動，此時放煤口關閉，這樣一個支架的放煤過程模擬完畢，接著依次重復上述過程，完成剩余支架的放煤工序，當模擬間隔放煤時(以間隔2支架放煤為例)，第一個放煤支架完成放煤工序時，對其間隔兩個架距的支架進行放煤工序，即第4個放煤支架進行放煤工序，依次類推可以模擬間隔放煤過程。
[0032]放煤完成后進行移架工序，本試樣可以模擬順序移架和間隔移架過程。當進行順序移架時，先用鉤子鉤住第一個支架的支撐立柱，向著移架方向水平拉拽，完成第一個夾子的移架，一次按順序重復上述過程，直到最后一個支架完成移架，此順序移架過程模擬完畢。當模擬間隔移架時(以間隔兩個支架移架為例)，第一個支架完成移架工序后，對其間隔兩個架距的支架進行移架工序，即第4個支架進行移架工序，依次類推可以模擬間隔移架過程。
【權利要求】
1.一種用于綜放開采頂煤放出三維模擬實驗的綜放支架，主要由頂梁(I)、底座(2)、尾梁(3)、支撐立柱(4)、連接板(5)、放煤擋板￠)、側護板(7)和鉸接模塊(9)組成，其特征在于:頂梁(I)和底座(2)水平設置，尾梁(3)和放煤擋板(6)置于頂梁(I)和底座(2)的一側；尾梁(3)和放煤擋板(6)之間由尾梁鉸接機構(10)進行鉸接連接；側護板(7)分別在頂梁(I)和底座(2)的左右兩側，與頂梁(I)、底座(2)和尾梁(3)焊接；支撐立柱(4)上下兩端分別與頂梁(I)與底座(2)焊接密實；連接板(5) —端的端頭與支撐立柱(4)緊密咬合，另一端與鉸接模塊(9)鉸接；鉸接模塊(9)另一端與放煤擋板￠)的內側焊接。
2.根據權利要求1所述的綜放支架，其特征在于:尾梁(3)與頂梁(I)所呈角度為100° -130°，尾梁(3)與頂梁(I)以同一塊彎折而成的鋼板所構成。
3.根據權利要求1所述的綜放支架，其特征在于:尾梁鉸接機構(10)是一種以銷軸連接的卯榫式鉸接結構。
4.根據權利要求1所述的綜放支架，其特征在于:側護板(7)由厚度為Imm的高強度不銹鋼貼片組成。
5.根據權利要求1所述的綜放支架，其特征在于:連接板(5)—端的端頭呈現半圓形內凹狀，內凹口徑恰好與支撐立柱(4)的口徑相同，保證連接板(5)與支撐立柱(4)緊密咬口 ο
6.根據權利要求1或5所述的綜放支架，其特征在于:鉸接模塊(9)與連接板(5)鉸接的一端為槽口狀。
7.根據權利要求1所述的綜放支架，其特征在于:在底座(2)和尾梁(3)之間還設有一對支撐斜柱(8)，支撐斜柱(8)是圓柱形細鐵柱，兩端分別與底座(2)和尾梁(3)焊接密實，將底座(2)和尾梁(3)連接在一起。
8.根據權利要求1或7所述的綜放支架，其特征在于:在底座(2)上還有一連接板支撐柱(11)，底部與底座(2)焊接密實，其高度為:在連接板(5)與支撐立柱(4)緊密咬合時，連接板(5)恰好與連接板支撐柱(11)密實接觸。
9.根據權利要求1所述的綜放支架，其特征在于:所述頂梁(I)、底座(2)、尾梁(3)和放煤擋板(6)所用均為8mm厚度的鋼板。
【文檔編號】E21D23/04GK204041087SQ201420441199
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權日:2014年8月6日
【發(fā)明者】王家臣, 張錦旺, 宋正陽, 畢昆, 郭堯, 李兆龍 申請人:中國礦業(yè)大學(北京)