一種頂煤放出率與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)及應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦山工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種頂煤放出率與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)及應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近十余年來，頂板事故已占煤礦各類事故的首位。因此預(yù)防與控制煤礦頂板事故對(duì)于煤礦安全生產(chǎn)具有重大意義。在薄基巖淺埋深厚煤層開采過程中發(fā)生過嚴(yán)重的頂板事故，尤其是在西部礦區(qū)淺埋深、薄基巖、厚松散含水層的條件下，發(fā)生過大面積的頂板臺(tái)階下沉壓垮工作面支架、工作面漏頂壓垮支架、松散層內(nèi)滲水引起漏頂潰沙、頂板突然垮落咫風(fēng)沖擊和切眼冒頂?shù)仁鹿?。因此通過相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)研究礦區(qū)淺埋深、薄基巖、厚松散含水層條件下綜采放頂煤高效開采的頂板事故預(yù)測(cè)與控制具有重大理論意義與實(shí)用價(jià)值?；谏鲜銮闆r，迫切需要一種頂煤放出率與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)，達(dá)到精確模擬工作面地質(zhì)情況，高效精準(zhǔn)預(yù)測(cè)工作面開采事故并采取有效措施避免事故發(fā)生的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提出一種頂煤放出率與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過骨架機(jī)構(gòu)、采煤機(jī)構(gòu)和支護(hù)行走放頂煤機(jī)構(gòu)的高效配合，可測(cè)量出相同地質(zhì)條件下不同采放t匕、放煤方式、放煤工藝對(duì)頂煤放出率的影響及淺埋深薄基巖厚松散層地質(zhì)條件下頂煤放出率對(duì)工作面礦山壓力顯現(xiàn)的影響，達(dá)到精確模擬工作面地質(zhì)情況，高效精準(zhǔn)預(yù)測(cè)工作面開采事故并采取有效措施避免事故發(fā)生的目的。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種頂煤放出率與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括:
骨架機(jī)構(gòu)，包括連接模板、連接塊、擠壓螺釘、鋼梁、加壓螺桿、加壓千斤頂、四角支柱、模板托架、連接孔，所述擠壓螺釘通過螺空固定于連接塊上并通過其擠壓作用將連接模板固定于連接塊內(nèi)，所述連接模板根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求的高度疊放于模板托架上，所述模板托架剛連接于四角支柱中下部，所述四個(gè)四角支柱通過加壓螺桿固定成形，所述鋼梁置于頂部加壓螺桿下方，并且其底部連接加壓千斤頂；
采煤機(jī)構(gòu)，包括底板卡槽、底板卡片、條形底板、旋轉(zhuǎn)軸，所述底板卡槽成排間隔性地置于底部連接模板中下部，所述旋轉(zhuǎn)軸端部固定于底板卡槽一側(cè)邊緣固定于條形底板一邊上，所述底板卡片托起條形底板并嵌于底板卡槽內(nèi)，通過底板卡片的插拔實(shí)現(xiàn)所述條形底板繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)；
支護(hù)行走放頂煤機(jī)構(gòu)，包括液壓支架、行走絲桿、動(dòng)力傳遞塊、移架放煤絲桿、控制槽、支撐桿、移架塊、承力板、放煤塊、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、控制彈簧、前探伸縮梁、放煤口、溜煤槽、滑塊、滑槽、鋼絲，所述行走絲桿兩端通過軸承固定于四角支柱上，內(nèi)部具有螺紋的動(dòng)力傳遞塊兩側(cè)分別連接行走絲桿和移架放煤絲桿，所述移架滑塊及放煤滑塊內(nèi)部具有螺紋的一端通過控制槽連接于移架放煤絲桿上，所述放煤滑塊另一端滑嵌于所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊上，所述移架滑塊另一端工作時(shí)頂撞于承力板上，所述控制槽及曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的部分結(jié)構(gòu)置于支撐桿上，所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊通過滑槽置于液壓支架上，所述放煤口為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)一連桿，所述溜煤槽滑接于四角支柱下部的鋼絲上，所述前探伸縮梁嵌于液壓支架前梁內(nèi)部并通過內(nèi)置的控制彈簧控制其伸縮；
數(shù)據(jù)采集分析機(jī)構(gòu)，包括應(yīng)力片、數(shù)據(jù)線、應(yīng)力分析儀、超聲波探頭、裂隙高度分析儀，所述應(yīng)力分析儀通過數(shù)據(jù)線與置于煤層直接頂中的應(yīng)力片相連，所述裂隙高度分析儀通過數(shù)據(jù)線與置于模擬地質(zhì)體上下部的超聲波探頭相連。
[0004]優(yōu)選地，所述連接模板通過連接塊上的擠壓螺釘相互伸縮連接，并通過四角支柱疊放于模板托架上。
[0005]優(yōu)選地，所述四角支柱通過置于連接孔內(nèi)的加壓螺桿固定成型。
[0006]優(yōu)選地，所述條形底板材料為高強(qiáng)度鋼材，由嵌于底板卡槽內(nèi)由高強(qiáng)度材料制成的底板卡片托起，工作時(shí)可繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
[0007]優(yōu)選地，所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)一端通過滑嵌槽與放煤滑塊滑嵌連接，另一端通過支撐桿與曲控制放煤口的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)相連。
[0008]優(yōu)選地，所述移架放煤絲桿兩端通過動(dòng)力傳遞塊與行走絲桿相連，在中間部位通過控制槽外端與移架滑塊相連內(nèi)端與放煤滑塊相連。
[0009]優(yōu)選地，所述前探伸縮梁嵌于液壓支架前梁內(nèi)部并通過內(nèi)置的控制彈簧控制其伸縮。
[0010]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集分析機(jī)構(gòu)中裂隙高度分析儀與應(yīng)力分析儀均通過數(shù)據(jù)線分別與應(yīng)力片及超聲波探頭相連。
[0011]本發(fā)明還提出了一種頂煤放出率與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用方法，應(yīng)用上述實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其包括如下工作步驟:
a、根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)臺(tái)的規(guī)模按照骨架機(jī)構(gòu)、采煤機(jī)構(gòu)、支護(hù)行走放頂煤機(jī)構(gòu)、鋪設(shè)模擬地質(zhì)體、數(shù)據(jù)采集分析機(jī)構(gòu)的順序依次組裝實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并將實(shí)驗(yàn)臺(tái)置于水平地面上；
b、利用夾持工具依次拔出底板卡片，放出與條形底板寬度相同的長(zhǎng)條形模擬煤塊，并保持煤塊的完整性，與此同時(shí)液壓支架前探伸縮梁在控制彈簧作用下自動(dòng)彈出，用以支護(hù)裸露的頂板；
C、旋轉(zhuǎn)放煤絲桿使的放煤滑塊滑嵌于第一個(gè)液壓支架內(nèi)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊中，旋轉(zhuǎn)行走絲桿利用動(dòng)力傳遞塊帶動(dòng)移架放煤絲桿向后行走一個(gè)步距，進(jìn)而推動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)促使曲柄搖桿機(jī)構(gòu)將放煤口打開，進(jìn)行第一架放頂煤工作；
d、當(dāng)達(dá)到規(guī)定頂煤放出率后，旋轉(zhuǎn)行走絲桿推動(dòng)移架放煤絲桿向前行走一個(gè)步距，帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)推動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)將放煤口關(guān)閉，至此第一架放煤工作完成；
e、重復(fù)C、d步驟直至完成最后一架放煤工作，并將拔出的底板卡片置于底板卡槽中重新托起放下的條形底板，利用數(shù)據(jù)采集分析機(jī)構(gòu)觀測(cè)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)；
f、旋轉(zhuǎn)行走絲桿利用移架放煤絲桿帶動(dòng)移架滑塊推動(dòng)液壓支架前進(jìn)一個(gè)步距，于此同時(shí)液壓支架的前探伸縮梁在擠壓作用下自動(dòng)回收；
g、旋轉(zhuǎn)行走絲桿利用移架放煤絲桿帶動(dòng)移架滑塊后退一個(gè)步距，并旋轉(zhuǎn)移架放煤絲桿選擇第二個(gè)液壓支架并重復(fù)步驟f移動(dòng)第二個(gè)液壓支架；
h、依次重復(fù)步驟f、h直至完成最后一架的移動(dòng)； 1、依次重復(fù)步驟a到步驟h，并分析處理相關(guān)數(shù)據(jù)得出相關(guān)規(guī)律。
[0012]與現(xiàn)有三維模擬試驗(yàn)臺(tái)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明述及的頂煤放出率與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過添加或撤減可伸縮模板實(shí)現(xiàn)不同高度要求的煤巖層試驗(yàn)；可實(shí)現(xiàn)不同水平應(yīng)力的添加；試驗(yàn)臺(tái)有多個(gè)部位拼接而成，用完就可拆除，節(jié)約空間，便于運(yùn)輸；通過放出的煤塊研究頂煤放出率與礦山壓力顯現(xiàn)間的關(guān)系，形象直觀；可實(shí)現(xiàn)支架的自動(dòng)行走和不同方法下順利放出頂煤；必要時(shí)可在拆除部分構(gòu)件后將試驗(yàn)后的煤巖層于擠壓式模板連接裝置處一分為二，觀察剖面處實(shí)驗(yàn)情況，通過骨架機(jī)構(gòu)、采煤機(jī)構(gòu)、支護(hù)行走放頂煤機(jī)構(gòu)及數(shù)據(jù)采集分析機(jī)構(gòu)的高效配合，可測(cè)量出相同地質(zhì)條件下不同采放比、放煤方式、放煤工藝對(duì)頂煤放出率的影響及淺埋深薄基巖厚松散層地質(zhì)條件下頂煤放出率對(duì)工作面礦山壓力顯現(xiàn)的影響，達(dá)到精確模擬工作面地質(zhì)情況，高效精準(zhǔn)預(yù)測(cè)工作面開采事故并采取有效措施避免事故發(fā)生的目的。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中頂煤放出率與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中頂煤放出率與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)的骨架結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中頂煤放出率與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)的放底煤結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中頂煤放出率與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)的液壓支架行走放頂煤結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中頂煤放出率與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作時(shí)放出煤塊示意圖。
[0018]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中頂煤放出率與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]結(jié)合圖1、圖2所示，一種頂煤放出率與礦壓顯現(xiàn)關(guān)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括骨架機(jī)構(gòu)、采煤機(jī)構(gòu)、支護(hù)行走放頂煤機(jī)構(gòu)及數(shù)據(jù)采集分析機(jī)構(gòu)，通過各機(jī)構(gòu)的高效配合，可測(cè)量出相同地質(zhì)條件下不同采放比、放煤方式、放煤工藝對(duì)頂煤放出率的影響及淺埋深薄基巖厚松散層地質(zhì)條件下頂煤放出率對(duì)工作面礦山壓力顯現(xiàn)的影響。
[0020]骨架機(jī)構(gòu)中，所述擠壓螺釘111固定于連接塊113上的內(nèi)置螺紋中并通過其擠壓作用將連接模板112固定于連接塊113內(nèi)，所述連接模板112根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求的高度疊放于模板托架51上，所述模板托架51剛連接于四角支柱5中下部，所述四個(gè)四角支柱5通過加壓螺桿3固定成形，所述鋼梁2置于頂部加壓螺桿3下方，并且其底部連接加壓千斤頂4 ；
采煤機(jī)構(gòu)中，所述底板卡槽7成排間隔性地置于底部連接模板112中下部，所述旋轉(zhuǎn)軸61端部置于底板卡槽7 —側(cè)邊緣固定于條形底板6 —邊上，所述底板卡片71托起條形底板6并嵌于底板卡槽7內(nèi)，通過底板卡片71的插拔實(shí)現(xiàn)所述條形底板6繞旋轉(zhuǎn)軸61的旋轉(zhuǎn)；支護(hù)行走放頂煤機(jī)構(gòu)中，所述行走絲桿8兩端通過軸承固定于四角支柱5上，內(nèi)部具有螺紋的動(dòng)力傳遞塊81兩側(cè)分別連接行走絲桿8和移架放煤絲桿91，所述移架滑塊93及放煤滑塊92內(nèi)部具有螺紋的一端通過控制槽912連接于移架放煤絲桿91上，所述放煤滑塊93另一端滑嵌于所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)98的滑塊981上，所述移架滑塊92另一端工作時(shí)頂撞于承力板910上，所述控制槽912及曲柄滑塊機(jī)構(gòu)98曲柄搖桿機(jī)構(gòu)97的部分結(jié)構(gòu)置于支撐桿95上，所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)98的滑塊981通過滑槽982置于液壓支架13上，所述放煤口 96為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)97