專利名稱：一種可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種相似模型試驗裝置，特別涉及一種可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置。
背景技術(shù)：
地下資源的開采會導(dǎo)致地表有不同程度的沉陷，由于采礦地質(zhì)條件的復(fù)雜性，很難實地開展相關(guān)的科學(xué)研究，現(xiàn)在大多采用相似模型試驗來模擬采區(qū)開采的實際情況，并通過相似模型試驗研究區(qū)域地質(zhì)背景，掌握開采的基本規(guī)律，以便指導(dǎo)礦區(qū)的實際開采作業(yè)?，F(xiàn)有技術(shù)中的相似模型試驗裝置為長方體形結(jié)構(gòu)，其旋轉(zhuǎn)支點固定設(shè)置在相似模型試驗裝置的底部中點。在旋轉(zhuǎn)相似模型試驗裝置的時候需要在地面上設(shè)置ー個坑以滿足 其旋轉(zhuǎn)的需要，這種相似模型試驗裝置非常不適合在實驗室中進行各種復(fù)雜地質(zhì)條件下的開米研究。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供ー種適于在實驗室進行各種復(fù)雜地質(zhì)條件下開采研究的可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置，不需要在實驗室地面上設(shè)置與模型旋轉(zhuǎn)相配合的坑或者將實驗室上部空間加大。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置，包括由前擋板、后擋板、左側(cè)柱、右側(cè)柱、頂板和底板構(gòu)成的模型架，所述左側(cè)柱下端和所述右側(cè)柱下端均設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，所述左側(cè)柱與所述底板的夾角以及所述右側(cè)柱與所述底板的夾角均為90-120度，所述左側(cè)柱和所述右側(cè)柱均通過旋轉(zhuǎn)軸鉸接安裝在底座上，所述前擋板和所述后擋板之間為模擬區(qū)，所述前擋板和所述后擋板均垂直于所述底板；在模型架的底部且鄰近所述左側(cè)柱安裝有旋轉(zhuǎn)支座。上述可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置，右側(cè)柱包括下半右側(cè)柱和相對下半右側(cè)柱可折疊的上半右側(cè)柱，下半右側(cè)柱的一端鉸接于底座上，另一端與上半右側(cè)柱的一端連接。上述可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置，上半右側(cè)柱和下半右側(cè)柱鉸接安裝在一起。上述可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置，模擬區(qū)內(nèi)設(shè)置有可分拆護板履帶，在可分拆護板履帶與底板之間設(shè)置有支柱。本發(fā)明的有益效果是(I)可調(diào)可轉(zhuǎn)可移，一架模型實現(xiàn)多種尺寸和形狀變化。
(2)左、右側(cè)柱可旋轉(zhuǎn)，形成上寬下窄梯形模型，節(jié)省實驗材料卻可模擬更大采礦影響范圍，使有效模擬區(qū)擴大。(3)模型架旋轉(zhuǎn)支座可平移可旋轉(zhuǎn)，底板可伸縮，減少了模型架的占用空間。(4)煤層采用可分拆可放小支柱護板履帶模擬，便于模型開采，并可避免開采過程材料遺撒帶來模型垮塌或模擬偏差，提高模型實驗成功率和模擬精度。(5)適于在實驗室進行各種復(fù)雜地質(zhì)條件下開采研究，不需要在實驗室地面上設(shè)置與模型架旋轉(zhuǎn)相配合的坑或者將實驗室上部空間加大。


圖I為本發(fā)明可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置的另ー種結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2所示本發(fā)明可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置的逆時針旋轉(zhuǎn)60度的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置的另ー種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為圖4所示本發(fā)明可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置的逆時針旋轉(zhuǎn)90度的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置的模擬區(qū)內(nèi)設(shè)置有支柱和可分拆護板履帶的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1_可分拆護板履帶、2-旋轉(zhuǎn)支座、3-左側(cè)柱、4-右側(cè)柱、5-底板、6-支柱、7-模擬區(qū)、8-垮落區(qū)。
具體實施例方式結(jié)合附圖對本發(fā)明做進ー步的說明如圖I所示，一種可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置，包括由前擋板、后擋板、左側(cè)柱3、右側(cè)柱4、頂板和底板5構(gòu)成的模型架，所述左側(cè)柱3下端和所述右側(cè)柱4下端均設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，所述左側(cè)柱3與所述底板5的夾角以及所述右側(cè)柱4與所述底板5的夾角均為90-120度，所述左側(cè)柱3和所述右側(cè)柱4均通過旋轉(zhuǎn)軸鉸接安裝在底座上(使得左側(cè)柱3和右側(cè)柱4分別可繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，這樣可以方便地分別調(diào)節(jié)左側(cè)柱3和右側(cè)柱4與底板5的夾角)，所述前擋板和所述后擋板之間為模擬區(qū)7，所述前擋板和所述后擋板均垂直于所述底板5 ;在模型架的底部且鄰近所述左側(cè)柱3安裝有旋轉(zhuǎn)支座2。右側(cè)柱4包括下半右側(cè)柱和相對下半右側(cè)柱可折疊的上半右側(cè)柱，下半右側(cè)柱的一端鉸接于底座上，另一端與上半右側(cè)柱的一端鉸接安裝在一起。模擬區(qū)7內(nèi)設(shè)置有可分拆護板履帶1，在可分拆護板履帶
I與底板5之間設(shè)置有支柱6。在本實施例中，可以調(diào)節(jié)左側(cè)柱3與底板5的夾角為60-90度(使得左側(cè)壁與底板5的夾角為60-90度)，右側(cè)柱4與底板5的夾角為60-70度(使得右側(cè)壁與底板5的夾角為60-70度)。左側(cè)柱3上設(shè)置有左擋板，右側(cè)柱4上設(shè)置有右擋板，在左側(cè)柱3與右側(cè)柱4之間分別設(shè)置有前擋板和后擋板，模擬區(qū)7位于左擋板、右擋板、前擋板、后擋板和底板5之間，本實施例中底板5作為模型架的底壁可以左右伸縮，例如在長度為2300毫米-3000毫米的范圍內(nèi)伸縮。左擋板、右擋板、前擋板、后擋板和底板5分別作為模型架的左側(cè)壁、右側(cè)壁、前側(cè)壁、后側(cè)壁和底壁，前側(cè)壁和后側(cè)壁均與水平面垂直，在模型架的底部且鄰近左側(cè)柱安裝有旋轉(zhuǎn)支座2。在如圖I所示的狀態(tài)下，右側(cè)柱與底板5的夾角為60度，底板5長度為3000毫米(向右伸出了 700毫米)，模擬區(qū)7左右開ロ寬度為5285毫米，底板5與模擬區(qū)7開ロ的距離為2000毫米。在模擬區(qū)7內(nèi)裝填相似材料，可以模擬研究相似材料與水平面平行時的采礦挖掘情況。如圖2和圖3所示，可以將上半右側(cè)柱進行折疊，右側(cè)柱與水平面的夾角為70度，并且底板5處于收縮狀態(tài)，其長度變?yōu)?300毫米(相對于圖I向左收縮了 700毫米)，模擬區(qū)7左右開ロ寬度為3445毫米，底板5與模擬區(qū)7開ロ的距離為1228毫米。圖2所示狀態(tài)可以逆時針旋轉(zhuǎn)0-60度，可以模擬相似材料與水平面成一定夾角時的采礦挖掘情況。圖
2所示狀態(tài)逆時針旋轉(zhuǎn)60度得到如圖3所示狀態(tài)，裝填好相似材料之后順時針旋轉(zhuǎn)即可到如圖2所示狀態(tài)。
如圖4和圖5所示，可以調(diào)節(jié)左側(cè)柱3與底板5的夾角為90度(使得左側(cè)壁與底板5的夾角為90度)；右側(cè)柱與底板5的夾角為70度，并且底板5處于收縮狀態(tài)，其長度變?yōu)?300毫米(相對于圖I向左收縮了 700毫米)，模擬區(qū)7左右開ロ寬度為2732毫米。圖4所示狀態(tài)可以逆時針旋轉(zhuǎn)0-90度，可以模擬相似材料與水平面成一定夾角時的采礦挖掘情況；并且從圖4所示狀態(tài)旋轉(zhuǎn)到圖5所示的狀態(tài)時，裝填好相似材料，再順時針旋轉(zhuǎn)到如圖4所示的狀態(tài)，可以模擬相似材料與水平面垂直時的采礦挖掘情況。此外，如圖6所示，在模擬區(qū)7內(nèi)設(shè)置有可分拆護板履帶I，在可分拆護板履帶I與底壁之間設(shè)置有支柱5 ;可分拆護板履帶I和支柱5可以ー個個地拆卸掉，便于進行相應(yīng)部位的模型開采如圖6中所示的垮落區(qū)8，并可避免開采過程材料遺撒帶來模型垮塌或模擬偏差，提高模型實驗成功率和模擬精度。上述三個實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明創(chuàng)造所作的舉例，而并非對本發(fā)明創(chuàng) 造具體實施方式
的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造權(quán)利要求的保護范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置，其特征在于，包括由前擋板、后擋板、左側(cè)柱(3)、右側(cè)柱(4)、頂板和底板(5)構(gòu)成的模型架，所述左側(cè)柱(3)下端和所述右側(cè)柱(4)下端均設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，所述左側(cè)柱(3)與所述底板(5)的夾角以及所述右側(cè)柱(4)與所述底板(5)的夾角均為90-120度，所述左側(cè)柱(3)和所述右側(cè)柱(4)均通過旋轉(zhuǎn)軸鉸接安裝在底座上，所述前擋板和所述后擋板之間為模擬區(qū)(7)，所述前擋板和所述后擋板均垂直于所述底板(5);在模型架的底部且鄰近所述左側(cè)柱(3)安裝有旋轉(zhuǎn)支座(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置，其特征在于，右側(cè)柱⑷包括下半右側(cè)柱和相對下半右側(cè)柱可折疊的上半右側(cè)柱，下半右側(cè)柱的一端鉸接于底座上，另一端與上半右側(cè)柱的一端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置，其特征在于，上半右側(cè)柱和下半右側(cè)柱鉸接安裝在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一的可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置，其特征在于，模擬區(qū)(7)內(nèi)設(shè)置有可分拆護板履帶(I)，在可分拆護板履帶(I)與底板(5)之間設(shè)置有支柱(6)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種可調(diào)可旋轉(zhuǎn)的梯形相似模型試驗裝置，包括由前擋板、后擋板、左側(cè)柱、右側(cè)柱、頂板和底板構(gòu)成的模型架，左側(cè)柱下端和右側(cè)柱下端均設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸，左側(cè)柱與底板的夾角以及右側(cè)柱與底板的夾角均為90-120度，左側(cè)柱和右側(cè)柱均通過旋轉(zhuǎn)軸鉸接安裝在底座上，前擋板和后擋板之間為模擬區(qū)，前擋板和后擋板均垂直于底板；在模型架的底部且鄰近左側(cè)柱安裝有旋轉(zhuǎn)支座。煤層用支柱支撐可拆分的履帶模擬，逐段調(diào)低小支柱模擬開采過程。另外還包括模型架的固定、旋轉(zhuǎn)、遷移等輔助部件本裝置適于在實驗室進行水平、傾斜、急傾斜煤層下開采模擬研究，不需要在實驗室地面上設(shè)置與模型旋轉(zhuǎn)相配合的坑或者將實驗室上部空間加大。
文檔編號G01N33/24GK102692490SQ201210147240
公開日2012年9月26日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者孫佩軍, 廖孟光, 徐偉燕, 戴華陽, 郭俊廷, 閻躍觀 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)