本實用新型涉及一種實驗設備，尤其是涉及一種頂煤放出散體流模擬實驗架。

背景技術：

放頂煤采煤法是在開采厚煤層時，沿煤層的底板或煤層某一厚度范圍內的底部布置一個采高為2m～3m的采煤工作面，用綜合機械化方式進行回采，利用礦山壓力的作用或輔以松動爆破等方法，使頂煤破碎成散體后，由支架后方或上方的“放煤窗口”放出，并由刮板運輸機運出工作面。放頂煤開采“以放為主，以采促放”。放頂煤開采過程中，頂煤的破碎和放出是關鍵技術之一，且頂煤的破壞與開采過程與圍巖破壞活動規律有關。頂煤放出過程是放頂煤開采領域的重要研究內容。但目前，沒有一個統一、標準且能對放頂煤開采過程中頂煤放出后的散體流動過程進行有效模擬的頂煤放出散體流模擬裝置，因而在實驗室對頂煤放出后形成的散體流(即頂煤放出散體流)進行模擬時，不可避免地存在使用操作不便、費工費時、模擬效果較差等缺陷。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種頂煤放出散體流模擬實驗架，其結構簡單、設計合理且加工制作及使用操作簡便、使用效果好，能簡便、快速完成頂煤放出散體流模擬過程，并且模擬效果好。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種頂煤放出散體流模擬實驗架，其特征在于：包括豎向支撐架、安裝在所述豎向支撐架前后兩側的外擋板、對煤層頂板進行模擬的頂板模擬板、位于頂板模擬板右側且對煤層底板進行模擬的底板模擬板、對待放出頂煤進行模擬的頂煤模擬煤層、對位于所述待放出頂煤上方的巖層進行模擬的模擬巖層和對用于支撐所述待放出頂板的液壓支架進行模擬且能進行左右平移的支架模擬板，兩個所述外擋板均呈豎直向布設且二者均為透明平板；所述豎向支撐架包括水平底座以及分別支撐于水平底座左右兩側上方的左側立柱和右側立柱，所述水平底座、左側立柱和右側立柱均布設于同一豎直面上；兩個所述外擋板的左側均通過一列左側固定螺栓固定在左側立柱上，所述左側立柱上開有多個分別供左側固定螺栓安裝的左側螺栓安裝孔；兩個所述外擋板的右側均通過一列右側固定螺栓固定在右側立柱上，所述右側立柱上開有多個分別供右側固定螺栓安裝的右側螺栓安裝孔；所述左側立柱、右側立柱、頂板模擬板、底板模擬板和支架模擬板均位于兩個所述外擋板之間；所述頂板模擬板與底板模擬板呈平行布設，所述頂煤模擬煤層和模擬巖層均位于頂板模擬板和底板模擬板之間；所述支架模擬板呈水平布設且其左右兩側分別插裝在左側立柱和右側立柱上，所述左側立柱和右側立柱的下部均開有供支架模擬板插裝的水平插孔；所述左側立柱上裝有一個對頂板模擬板進行固定的頂板固定桿，所述頂板固定桿的左右兩端分別與左側立柱和頂板模擬板連接；所述右側立柱上裝有一個對底板模擬板進行固定的底板固定桿，所述底板固定桿的左右兩端分別與底板模擬板和右側立柱連接。

上述一種頂煤放出散體流模擬實驗架，其特征是：多個所述左側螺栓安裝孔和多個所述右側螺栓安裝孔呈對稱布設，多個所述左側螺栓安裝孔由上至下布設在同一豎直面上且其呈均勻布設。

上述一種頂煤放出散體流模擬實驗架，其特征是：所述水平底座、左側立柱和右側立柱均為矩形鋼管，所述左側立柱和右側立柱呈對稱布設，兩個所述外擋板呈對稱布設。

上述一種頂煤放出散體流模擬實驗架，其特征是：兩個所述外擋板分別為安裝在所述豎向支撐架前后兩側的前側擋板和后側擋板，所述左側立柱和右側立柱的前側壁均與所述前側擋板的內側壁緊貼，所述左側立柱和右側立柱的后側壁均與所述后側擋板的內側壁緊貼；所述支架模擬板的前側壁與所述前側擋板的內側壁緊貼，且支架模擬板的后側壁與所述后側擋板的內側壁緊貼。

上述一種頂煤放出散體流模擬實驗架，其特征是：所述支架模擬板由一塊長條形鋼板彎曲而成，所述支架模擬板由左至右分為左側模擬板節段、中部模擬板節段和右側模擬板節段，所述左側模擬板節段和右側模擬板節段均呈水平布設，且左側模擬板節段的高度低于右側模擬板節段的高度，所述左側模擬板節段的底面高度高于外擋板的底部高度；所述中部模擬板節段與頂板模擬板呈平行布設。

上述一種頂煤放出散體流模擬實驗架，其特征是：兩個所述外擋板均為矩形平板且二者均為有機玻璃板。

上述一種頂煤放出散體流模擬實驗架，其特征是：所述水平底座的長度為1m～1.2m，所述左側立柱和右側立柱的高度均為8m～10m，所述外擋板的高度為5m～7m。

上述一種頂煤放出散體流模擬實驗架，其特征是：所述頂板固定桿和底板固定桿的結構相同；

所述頂板固定桿包括第一水平固定桿和安裝在所述第一水平固定桿上的第一限位螺母，所述第一水平固定桿為水平螺桿；所述左側立柱上開有一個供所述第一水平固定桿安裝的左側安裝孔，所述第一限位螺母位于左側立柱右側；所述頂板模擬板的外側壁上設置有一個供所述第一水平固定桿右端卡裝的第一卡套；

所述底板固定桿包括第二水平固定桿和安裝在所述第二水平固定桿上的第二限位螺母，所述第二水平固定桿為水平螺桿；所述右側立柱上開有一個供所述第二水平固定桿安裝的右側安裝孔，所述第二限位螺母位于右側立柱左側；所述底板模擬板的外側壁上設置有一個供所述第二水平固定桿右端卡裝的第二卡套。

本實用新型與現有技術相比具有以下優點：

1、結構簡單、設計合理且加工制作簡便，投入成本較低。

2、體積小、占用空間小且移動簡便。

3、裝架簡便，將支架模擬板水平向左平推并使頂板模擬板和底板模擬板均支撐于支架模擬板的左側模擬板節段上后，根據所模擬煤層的傾角對頂板模擬板和底板模擬板的傾斜角度分別進行調整，再將頂煤模擬煤層和模擬巖層裝入頂板模擬板和底板模擬板之間，并使頂煤模擬煤層支撐于左側模擬板節段上即可，省工省時。

4、使用操作簡便且使用效果好、實用價值高，能簡便、快速完成頂煤放出散體流模擬過程，并能實現不同傾角煤層的頂煤放出散體流模擬過程，并且模擬效果直觀。

綜上所述，本實用新型結構簡單、設計合理且加工制作及使用操作簡便、使用效果好，能簡便、快速完成頂煤放出散體流模擬過程，并且模擬效果好。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為本實用新型豎向支撐架和外擋板的結構示意圖。

圖3為本實用新型豎向支撐架、頂板模擬板、底板模擬板、支架模擬板、頂煤模擬煤層和模擬巖層的結構示意圖。

附圖標記說明:

1—外擋板； 2—頂板模擬板； 3—底板模擬板；

4—頂煤模擬煤層； 5—模擬巖層； 6—水平底座；

7—左側立柱； 8—右側立柱； 9—左側固定螺栓；

10—右側固定螺栓； 11—支架模擬板；

11-1—左側模擬板節段； 11-2—中部模擬板節段；

11-3—右側模擬板節段； 12—頂板固定桿； 13—底板固定桿；

14—第一卡套； 15—第二卡套。

具體實施方式

如圖1、圖2及圖3所示，本實用新型包括豎向支撐架、安裝在所述豎向支撐架前后兩側的外擋板1、對煤層頂板進行模擬的頂板模擬板2、位于頂板模擬板2右側且對煤層底板進行模擬的底板模擬板3、對待放出頂煤進行模擬的頂煤模擬煤層4、對位于所述待放出頂煤上方的巖層進行模擬的模擬巖層5和對用于支撐所述待放出頂板的液壓支架進行模擬且能進行左右平移的支架模擬板11，兩個所述外擋板1均呈豎直向布設且二者均為透明平板；所述豎向支撐架包括水平底座6以及分別支撐于水平底座6左右兩側上方的左側立柱7和右側立柱8，所述水平底座6、左側立柱7和右側立柱8均布設于同一豎直面上；兩個所述外擋板1的左側均通過一列左側固定螺栓9固定在左側立柱7上，所述左側立柱7上開有多個分別供左側固定螺栓9安裝的左側螺栓安裝孔；兩個所述外擋板1的右側均通過一列右側固定螺栓10固定在右側立柱8上，所述右側立柱8上開有多個分別供右側固定螺栓10安裝的右側螺栓安裝孔；所述左側立柱7、右側立柱8、頂板模擬板2、底板模擬板3和支架模擬板11均位于兩個所述外擋板1之間；所述頂板模擬板2與底板模擬板3呈平行布設，所述頂煤模擬煤層4和模擬巖層5均位于頂板模擬板2和底板模擬板3之間；所述支架模擬板11呈水平布設且其左右兩側分別插裝在左側立柱7和右側立柱8上，所述左側立柱7和右側立柱8的下部均開有供支架模擬板11插裝的水平插孔；所述左側立柱7上裝有一個對頂板模擬板2進行固定的頂板固定桿12，所述頂板固定桿12的左右兩端分別與左側立柱7和頂板模擬板2連接；所述右側立柱8上裝有一個對底板模擬板3進行固定的底板固定桿13，所述底板固定桿13的左右兩端分別與底板模擬板3和右側立柱8連接。

本實施例中，多個所述左側螺栓安裝孔和多個所述右側螺栓安裝孔呈對稱布設，多個所述左側螺栓安裝孔由上至下布設在同一豎直面上且其呈均勻布設。

并且，多個所述左側螺栓安裝孔均位于左側立柱7的豎向中心線上，且多個所述右側螺栓安裝孔均位于右側立柱8的豎向中心線上。

本實施例中，所述水平底座6、左側立柱7和右側立柱8均為矩形鋼管，所述左側立柱7和右側立柱8呈對稱布設，兩個所述外擋板1呈對稱布設。

實際加工時，所述水平底座1與左側立柱7和右側立柱8之間均以焊接方式進行固定。

本實施例中，兩個所述外擋板1分別為安裝在所述豎向支撐架前后兩側的前側擋板和后側擋板，所述左側立柱7和右側立柱8的前側壁均與所述前側擋板的內側壁緊貼，所述左側立柱7和右側立柱8的后側壁均與所述后側擋板的內側壁緊貼；所述支架模擬板11的前側壁與所述前側擋板的內側壁緊貼，且支架模擬板11的后側壁與所述后側擋板的內側壁緊貼。

實際加工時，所述支架模擬板11由一塊長條形鋼板彎曲而成，所述支架模擬板11由左至右分為左側模擬板節段11-1、中部模擬板節段11-2和右側模擬板節段11-3，所述左側模擬板節段11-1和右側模擬板節段11-3均呈水平布設，且左側模擬板節段11-1的高度低于右側模擬板節段11-3的高度，所述左側模擬板節段11-1的底面高度高于外擋板1的底部高度；所述中部模擬板節段11-2與頂板模擬板2呈平行布設。

本實施例中，兩個所述外擋板1均為矩形平板且二者均為有機玻璃板。

并且，為便于對頂煤模擬煤層4的位移進行簡便、直觀觀測，在兩個所述外擋板1上繪制有網格。

本實施例中，所述水平底座6的長度為1m～1.2m，所述左側立柱7和右側立柱8的高度均為8m～10m，所述外擋板1的高度為5m～7m。

實際加工時，可根據具體需要，對水平底座6的長度以及左側立柱7、右側立柱8和外擋板1的高度分別進行相應調整。

本實施例中，所述頂板固定桿12和底板固定桿13的結構相同；

所述頂板固定桿12包括第一水平固定桿和安裝在所述第一水平固定桿上的第一限位螺母，所述第一水平固定桿為水平螺桿；所述左側立柱7上開有一個供所述第一水平固定桿安裝的左側安裝孔，所述第一限位螺母位于左側立柱7右側；所述頂板模擬板2的外側壁上設置有一個供所述第一水平固定桿右端卡裝的第一卡套14；

所述底板固定桿13包括第二水平固定桿和安裝在所述第二水平固定桿上的第二限位螺母，所述第二水平固定桿為水平螺桿；所述右側立柱8上開有一個供所述第二水平固定桿安裝的右側安裝孔，所述第二限位螺母位于右側立柱8左側；所述底板模擬板3的外側壁上設置有一個供所述第二水平固定桿右端卡裝的第二卡套15。

本實施例中，相鄰兩個所述左側螺栓安裝孔之間的間距為10cm。

本實施例中，所述支架模擬板11的板厚為10cm。

實際加工時，可根據具體需要，對相鄰兩個所述左側螺栓安裝孔之間的間距和支架模擬板11的板厚進行相應調整。

實際使用時，先將支架模擬板11水平向左平推，并使頂板模擬板2和底板模擬板3均支撐于支架模擬板11的左側模擬板節段11-1上；再根據所模擬煤層的傾角對頂板模擬板2和底板模擬板3的傾斜角度分別進行相應調整，并通過頂板固定桿12對頂板模擬板2進行固定，且通過底板固定桿13對底板模擬板3進行固定；之后，將預先加工好的頂煤模擬煤層4和模擬巖層5均夾持于頂板模擬板2和底板模擬板3之間，并使頂煤模擬煤層4支撐于左側模擬板節段11-1上，且模擬巖層5位于頂煤模擬煤層4上方；然后，將支架模擬板11水平向右平推，直至將左側模擬板節段11-1向右平移至底板模擬板3右側。所述頂煤模擬煤層4為對頂煤破碎后成散體的煤層進行模擬的模擬煤層。所述支架模擬板11水平向右平推過程中，所述頂煤模擬煤層4逐漸失去支架模擬板11的支撐作用，通過外擋板1能清楚、直觀對頂煤模擬煤層4的頂煤放出過程進行觀測，從而實現對放頂煤開采過程中頂煤放出后的散體流動過程進行有效模擬。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。